Apuntes de Redes (Xarxa) - Resumen

### **Red (Xarxa):** Una red es un conjunto de dispositivos conectados entre sí para compartir recursos, información y datos. Puede ser una red local (LAN), de área amplia (WAN) o una basada en Internet (IP). ### **Receptor (ordenador):** El receptor es el dispositivo que recibe la información o...

### **Red (Xarxa):** Una red es un conjunto de dispositivos conectados entre sí para compartir recursos, información y datos. Puede ser una red local (LAN), de área amplia (WAN) o una basada en Internet (IP). ### **Receptor (ordenador):** El receptor es el dispositivo que recibe la información o el mensaje enviado por el emisor. En una red, puede ser una computadora, un teléfono móvil o cualquier dispositivo que reciba datos. ### **Emisor (ordenador):** El emisor es el dispositivo que envía o transmite información a través de la red, como una computadora, un servidor u otro dispositivo. ### **Mensaje:** El mensaje es el contenido o la información que se transmite a través de la red. Puede ser un archivo, un correo electrónico, una página web, etc. ### **Medio:** El medio es el canal a través del cual viajan los datos. Puede ser **físico** como cables de cobre o fibra óptica, o **inalámbrico** como ondas de radio (Wi-Fi). ### **Nodos:** Los nodos son los puntos de interconexión en una red, que pueden ser **dispositivos finales** o **dispositivos intermedios**. ### **Dispositivos finales:** Son los dispositivos que los usuarios utilizan para interactuar con la red, como computadoras, teléfonos, impresoras u otros dispositivos que se conectan a la red. ### **Dispositivos de red (intermediarios):** Son los dispositivos que facilitan la transferencia de datos entre los dispositivos finales, como **routers**, **switches** y **firewalls**. Estos no generan datos, pero los dirigen a través de la red. ### **Condiciones de una red segura:** Para que una red sea segura, debe cumplir con varias condiciones: - - - - - ### **Tipos de comunicaciones:** ### Los datos pueden transmitirse de diferentes formas, dependiendo de cuántos dispositivos están involucrados en la comunicación. Los tipos principales son: - ### **Unicast:** Comunicación entre un solo emisor y un solo receptor. Es la forma más común de comunicación en redes, como cuando navegas por un sitio web o envías un correo electrónico. - ### **Multicast:** Comunicación en la que un solo emisor envía información a múltiples receptores, pero no a todos los dispositivos de la red. Se utiliza en aplicaciones como videoconferencias o transmisiones de video en vivo. - ### **Broadcast:** Comunicación en la que un emisor envía un mensaje a todos los dispositivos dentro de la red. Por ejemplo, el envío de un mensaje ARP para resolver una dirección IP en una LAN. ### ### **El ser humano como el componente más débil:** En la seguridad de redes, las personas suelen ser el punto más vulnerable, ya que pueden cometer errores, como utilizar contraseñas débiles o caer en ataques de ingeniería social (phishing). ### **Tarjeta de red (Network Interface Card):** Es el hardware que permite que una computadora se conecte a una red, ya sea mediante cables (Ethernet) o de manera inalámbrica (Wi-Fi). ### **Comunicación: Emisor - Receptor:** La comunicación en una red implica la transmisión de datos desde un **emisor** que envía el mensaje a un **receptor** que lo recibe. ### ### ### **IPv4 e IPv6:** Son versiones del protocolo de Internet (IP) utilizadas para asignar direcciones únicas a los dispositivos en una red. - - ### **Protocolos -\> Reglas:** Un protocolo es un conjunto de reglas que define cómo los dispositivos se comunican en una red. Los protocolos garantizan que los datos se transmitan correctamente. ### **Suite de protocolos:** Es un conjunto de protocolos que trabajan juntos para permitir la comunicación en una red. Los dos más comunes son **OSI** y **TCP/IP**. ### **Modelo OSI:** Es un modelo teórico que describe cómo los datos se mueven a través de una red, dividido en 7 capas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. ### **Modelo TCP/IP:** Es el modelo práctico de protocolos de red más utilizado. Está compuesto por 4 capas: 1. 2. 3. 4. ### **Real** Este es el modelo real según el begur: 1. 2. 3. 4. 5. ### **PDU (Unidad de datos de protocolo):** Se refiere a los datos encapsulados en cada capa del modelo de red. En cada capa, los datos adquieren un nuevo formato con información adicional para asegurar su correcta transmisión. ### **Encapsulación:** Es el proceso de añadir información adicional (cabeceras) a los datos a medida que pasan por cada capa de la red antes de ser enviados. ### **Desencapsulación:** Es el proceso inverso al anterior. Los datos recibidos se van desglosando capa por capa hasta que el receptor obtiene la información original. ### **Justificación del uso de cobre o fibra óptica:** - - ### **Transmisión en fibra óptica:** En la fibra óptica, la información se transmite en forma de pulsos de luz a través de un filamento de vidrio o plástico. Es más rápida y adecuada para largas distancias. ### **Transmisión en cobre:** En los cables de cobre, la información se transmite mediante impulsos eléctricos. Es más económico, pero la señal se degrada a mayores distancias y es más propensa a interferencias. ### **Tipos de fibra óptica:** - - ### **Lambda - Unidad de medida de la luz:** Es la longitud de onda utilizada en la transmisión de datos en fibra óptica. Se mide en nanómetros (nm). Algunos ejemplos son: - - - ### **802.3ab Ethernet -\> 1000BASE-T:** Es un estándar Ethernet que permite velocidades de hasta 1 Gbps utilizando cables de cobre (generalmente cables UTP categoría 5e o superior). ### **802.11 inalámbrico -\> a, b, g, n, ac, ax:** Son estándares para redes inalámbricas (Wi-Fi) que ofrecen diferentes velocidades y capacidades: - - - - - - ---\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-\-- **DNS** : Domain Name System (es el protocolo que pasa de binario a letras, por ejemplo una página web) **DHCP**: Dinamic Host Configuration Protocol (es el protocolo que proporciona ip a una red) Peer to peer: todos clientes o todos servidores Falta incluir el Anycast: es una técnica de direccionamiento de red en la que una misma dirección IP se asigna a varios servidores o dispositivos en diferentes ubicaciones. **[RESUMEN COMPLETO MODULO 4:]** **La conexión física:** Para que se produzca cualquier comunicación de red, primero se debe establecer una conexión a una red local, ya sea mediante una conexión física (por cable) o inalámbrica (ondas de radio). En oficinas, las redes cableadas suelen conectar PC a un switch a través de cables físicos, mientras que las redes inalámbricas utilizan puntos de acceso o routers para conectar dispositivos como laptops, tablets y smartphones. La conectividad inalámbrica se ha vuelto popular debido a sus ventajas tanto para personas como empresas. **La capa física:\ **La capa física del modelo OSI se encarga de transportar los bits que forman una trama de la capa de enlace de datos a través de los medios de red. Recibe una trama completa, la codifica como señales eléctricas, ópticas o de ondas de radio, y las transmite una por una a través del medio físico. En el nodo de destino, la capa física recupera las señales, las convierte nuevamente en bits y los pasa a la capa de enlace de datos como una trama completa. **Estándares de la capa física:** Los protocolos y operaciones de las capas superiores del modelo OSI son gestionados por software, mientras que la capa física involucra circuitos electrónicos, medios y conectores definidos por ingenieros. Las organizaciones especializadas en ingeniería eléctrica y telecomunicaciones establecen los estándares de hardware, medios, codificación y señalización para la capa física. Entre las principales organizaciones que definen estos estándares están la ISO, TIA, ITU, IEEE, ANSI y autoridades reguladoras como la FCC en EE. UU. y ETSI en Europa. También existen grupos de normas regionales, como CSA, CENELEC y JSA/JIS. **Los componentes físicos** son dispositivos de hardware, como tarjetas de red, cables, conectores y puertos, que transmiten señales de bits. Están regulados por los estándares de la capa física, como los puertos e interfaces del router Cisco 1941. **La codificación**, o codificación de línea, convierte una transmisión de bits en un código predefinido para que el emisor y el receptor lo reconozcan. Un ejemplo es la codificación Manchester, donde los 0 se representan con una transición de alto a bajo voltaje, y los 1, de bajo a alto. Este método se usa en Ethernet de 10 Mbps. Para velocidades más altas, se emplean codificaciones más complejas, como 4B/5B en Ethernet 100BASE-TX y 8B/10B en 1000BASE-T. **Señalización:** La capa física genera señales **inalámbricas, ópticas o eléctricas** para representar los "1" y "0" en los medios. El modo en que se representan estos bits se llama **método de señalización**, y los **estándares de la capa física** definen qué señal corresponde a cada bit. Por ejemplo, un **pulso largo puede representar un 1** y un **pulso corto un 0,** similar al código Morse, que usa tonos, luces o clics para transmitir información. **Ancho de banda:** Los distintos **medios físicos** permiten la transferencia de bits a diversas velocidades, medida en términos de **ancho de banda**, que es la capacidad de un medio para transportar datos. El ancho de banda digital se mide en **kbps, Mbps o Gbps** y refleja la cantidad de datos que pueden fluir en un período de tiempo. Aunque se suele confundir con la **velocidad de transmisión**, el ancho de banda realmente depende de la cantidad de bits transmitidos por segundo. Factores como las **propiedades de los medios físicos** y las **tecnologías de señalización** influyen en el **ancho de banda práctico** de una red. **Latencia** es el tiempo que tarda un dato en viajar desde el origen hasta el destino en una red, mientras que **rendimiento** es la cantidad total de datos transferidos exitosamente en un tiempo determinado. La **capacidad de transferencia útil (Goodput)** es la cantidad de **datos utilizables** transferidos en un período de tiempo, excluyendo la sobrecarga de tráfico como la configuración de sesiones, acuses de recibo, encapsulación y retransmisiones. Siempre es menor que el **rendimiento**, que a su vez suele ser menor que el **ancho de banda**. **Interferencia electromagnética (EMI) o interferencia de radiofrecuencia (RFI)**: distorsión de señales de datos en cables de cobre causada por ondas de radio o dispositivos electromagnéticos, como luces o motores. **Crosstalk**: interferencia entre señales de hilos adyacentes debido a los campos eléctricos o magnéticos generados por la corriente en uno de los hilos. El **par trenzado no blindado (UTP)** es un tipo de cable compuesto por pares de hilos de cobre trenzados que no tiene protección adicional contra interferencias electromagnéticas. El **par trenzado blindado (STP)** es un tipo de cable que consiste en pares de hilos de cobre trenzados, pero con una capa de blindaje adicional que ayuda a reducir la interferencia electromagnética y el crosstalk. El **cable coaxial** consiste en dos conductores que comparten el mismo eje: un conductor de cobre central para transmitir señales, rodeado por un aislamiento plástico y un blindaje de malla de cobre que reduce la interferencia electromagnética. Aunque el **cable UTP** ha reemplazado en gran medida al coaxial en Ethernet moderno, este último se utiliza en **instalaciones inalámbricas** y en **conexiones de Internet por cable**, donde conecta antenas y equipos, aunque el cableado del cliente sigue siendo coaxial. Los **cables UTP** no tienen blindaje contra EMI y RFI, pero reducen el crosstalk mediante **anulación** de campos magnéticos opuestos al emparejar hilos y **variando el número de vueltas** por par de hilos para mejorar esta cancelación. Existen varias categorías de **cable UTP**: **Categoría 3**: Inicialmente utilizada para comunicación de voz y posteriormente para transmisión de datos. **Categoría 5**: Soporta hasta **100 Mbps**. **Categoría 5e**: Mejora la categoría 5 y soporta hasta **1000 Mbps**. **Categoría 6**: Incluye un separador entre pares, soportando hasta **10 Gbps**. **Categoría 7**: También soporta **10 Gbps**. **Categoría 8**: Soporta velocidades de hasta **40 Gbps**. La **fibra monomodo (SMF)** tiene un núcleo muy pequeño y utiliza tecnología láser costosa para enviar un único rayo de luz. Es ideal para **transmisiones de larga distancia**, abarcando cientos de kilómetros, y se utiliza comúnmente en aplicaciones de **telefonía de larga distancia** y **televisión por cable**. La **fibra multimodo (MMF)** tiene un núcleo más grande y utiliza **emisor LED** para enviar pulsos de luz en diferentes ángulos. Es común en **redes LAN** debido a su capacidad de funcionar con LED de bajo costo y puede ofrecer un **ancho de banda** de hasta **10 Gb/s** en longitudes de enlace de hasta **550 metros**. La **fibra multimodo (MMF)** presenta mayor **dispersión** que la **fibra monomodo (SMF)**, lo que resulta en una mayor **pérdida de intensidad de señal**, limitando su alcance a **500 metros**. **Donde se usa: Redes empresariales, Fibra hasta el hogar (FTTH), Redes de larga distancia, Redes de cable submarino.** Los conectores **ST** fueron uno de los primeros tipos de conectores utilizados y cuentan con un mecanismo tipo **bayoneta** que permite un bloqueo seguro mediante un sistema \"enroscable/desenroscable\". Los conectores **SC**, o **conectores cuadrados**, son comunes en **LAN** y **WAN**, utilizan un mecanismo de **inserción/extracción** y son compatibles con **fibra óptica multimodo** y **monomodo**. Los conectores **LC simplex** son versiones más pequeñas de los conectores **SC**, también conocidos como **conectores pequeños** o **locales**, y están ganando popularidad por su tamaño reducido. Un conector **LC** **multimodo** **dúplex** es similar a un conector LC simplex, pero utiliza un **conector dúplex.** **Propiedades de los medios inalámbricos:** Las limitaciones de la tecnología inalámbrica incluyen: **Área de cobertura**: Funciona bien en espacios abiertos, pero la **construcción de edificios** y el **terreno** pueden restringir su efectividad. **Interferencia**: Es susceptible a interferencias de dispositivos comunes como **teléfonos inalámbricos**, **luces fluorescentes** y **hornos microondas**. **Seguridad**: Al no requerir un **medio físico**, puede ser vulnerable al **acceso no autorizado**, lo que hace que la **seguridad** sea crucial en la gestión de redes inalámbricas. **Medio compartido**: Opera en **modo dúplex**, permitiendo que solo un dispositivo envíe o reciba datos a la vez, lo que reduce el **ancho de banda** disponible cuando hay múltiples usuarios. Un **estándar IEEE** es un conjunto de normas técnicas desarrolladas por el **Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)** para garantizar la interoperabilidad, seguridad y eficiencia en tecnologías de comunicación, computación y otras áreas de la ingeniería. **Wi-Fi (IEEE 802.11)** es un conjunto de **estándares de red inalámbrica** que permite la **conexión a internet y la comunicación entre dispositivos** dentro de una red local (**WLAN**) utilizando el **protocolo de acceso múltiple** por **detección de portadora con prevención de colisiones (CSMA/CA**). **IEEE 802.11**. **Bluetooth (IEEE 802.15)** es un estándar de red de área personal inalámbrica (WPAN) que permite el emparejamiento de dispositivos a distancias de **1 a 100 metros**. **WiMAX (IEEE 802.16)**, conocida como Interoperabilidad Mundial para el Acceso por Microondas, utiliza una **topología punto a multipunto** para ofrecer acceso inalámbrico de **ancho de banda**. **Zigbee (IEEE 802.15.4)** es una especificación para **comunicaciones de baja velocidad de datos** y **baja potencia**, diseñada para aplicaciones que requieren **corto alcance**, **baja velocidad de datos** y **larga duración de la batería**, comúnmente utilizada en **entornos industriales** e **Internet de las Cosas (IoT)**, como **interruptores de luz inalámbricos** y la **recopilación de datos de dispositivos médicos**.