Resumen Redes PDF

TEMA 1: CARACTERIZACIÓN DE REDES 1. Conceptos Básicos  Información: Todo lo que aumenta el conocimiento al ser percibido por los sentidos.  Telemática: Combinación de telecomunicaciones e informática para transmitir datos. o Ejemplos de telemática: Inte...

TEMA 1: CARACTERIZACIÓN DE REDES 1. Conceptos Básicos  Información: Todo lo que aumenta el conocimiento al ser percibido por los sentidos.  Telemática: Combinación de telecomunicaciones e informática para transmitir datos. o Ejemplos de telemática: Internet, red de ordenadores. o Ejemplos que no son telemática: Teléfono sin ordenadores, correo postal.  Transmisión: Transporte de señales (luz, sonido, electricidad).  Comunicación: Proceso telemático que transporta información codificada dentro de una señal. Toda comunicación implica transmisión, pero no al revés.  Red: Conjunto de ordenadores autónomos interconectados para compartir recursos (datos, hardware, software). Componentes: o Software de red: Controla la red (sistemas operativos, controladores). o Hardware de red:  Servidor: Proporciona servicios a los clientes.  Estaciones de trabajo: Ordenadores conectados como nodos.  Tarjetas de red: todo ordenador se conecta a una red a través de una tarjeta de red.  Cableado y periféricos compartidos: Impresoras, almacenamiento. 2. Sistemas de Comunicación  Elementos básicos: o Emisor: Genera y envía información. o Receptor: Recibe la información. 1  o Transductor: Convierte señales (ejemplo: micrófono transforma sonido en señales eléctricas). o Canal: Medio físico o lógico para transportar señales (cables, aire, fibra óptica). 3. Circuito de Datos  ETD (Equipo Terminal de Datos): Elemento origen o destino de la información, también llamado "host".  ECD (Equipo de Circuito de Datos): Adapta señales para transmitirlas o recibirlas correctamente.  Ejemplo: Comunicación entre estación de trabajo y servidor a través de una red pública. 4. La Transmisión  4.1 Analógica vs. Digital: o Analógica: Señales continuas en el tiempo (ejemplo: voz humana). o Digital: Señales discretas en el tiempo (binario).  4.2 Síncrona vs. Asíncrona: o Síncrona: Usa sincronización constante entre emisor y receptor. o Asíncrona: Usa marcadores de inicio y fin para cada dato.  4.3 Serie vs. Paralelo: o Serie: Información viaja por un único cable. Menor velocidad. 2  o Paralelo: Usa varios cables. Puede haber desfase.  4.4 Simplex, Semidúplex y Dúplex: o Simplex: Comunicación en un único sentido. o Semidúplex: Comunicación en ambos sentidos, pero no simultánea. o Dúplex: Comunicación en ambos sentidos de manera simultánea.  4.5 Modulación: Convierte señales digitales a analógicas (módem).  4.6 Multiplexación: Comparte un medio de transmisión entre múltiples señales. o Por tiempo: Se asignan turnos. o Por frecuencia: Se asignan frecuencias distintas. Ejemplo:  4.7 Problemas en la transmisión: o Atenuación: Pérdida de intensidad. Solución: repetidores o amplificadores. o Diafonía: Interferencia entre cables cercanos. o Ruido impulsivo: Pulsos irregulares externos. 3  5. Clasificación de Redes  5.1 Por titularidad: o Dedicadas: Exclusivas para un usuario (ejemplo: red de un aula). o Compartidas: Uso público (telefonía móvil, fija, etc.)  5.2 Por topología: o Malla: Todos los nodos conectados entre sí. Costosa, pero redundante. o Estrella: Nodos conectados a un centro. Si el centro falla, la red deja de funcionar. o Bus: Un único cable conecta todos los nodos. Barata, pero sensible a fallos. o Árbol: Organización jerárquica. Común en redes telefónicas. 4  o Anillo: Nodos conectados en un bucle cerrado. Si un enlace falla, la red se detiene. o Celular: Sin cables; usa ondas electromagnéticas. Ideal para redes inalámbricas. o Irregular: Sin patrón fijo. Común en redes amplias. o Interconexión de anillos: Varios anillos conectados por nodos comunes.  5.3 Por transferencia de información: o Conmutadas (punto a punto):  Circuitos: Ruta fija durante toda la comunicación.  Paquetes: Información dividida en bloques que viajan por rutas independientes.  Mensajes: Envío completo de mensajes a través de nodos intermedios. o Difusión (multipunto): Todos los nodos comparten un canal.  5.4 Por localización geográfica: o Subred o segmento: Dentro de un departamento. o LAN: Dentro de un edificio. o MAN: Dentro de una ciudad. o WAN: Conecta regiones o países. o Redes globales: Escala mundial. 5  6. Normalización y Organismos  Estándares: o De facto: Adoptados por uso generalizado (ejemplo: PC IBM). o De iure: Establecidos oficialmente por organismos.  Organismos relevantes: o ITU: Unión Internacional de Telecomunicaciones. o ISO: Organización Internacional de Normalización. o IEEE: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. o IAB: Consejo de Arquitectura de Internet. TEMA 2: MODELO TCP/IP y OSI Modelo OSI (Open Systems Interconnection) 6 El modelo OSI es una referencia teórica desarrollada por la ISO que divide la comunicación en redes en 7 capas, cada una con funciones específicas. Sirve para entender y diseñar sistemas de redes interoperables. Capas del Modelo OSI: 1. Capa Física (1): o Responsable de la transmisión de bits individuales (0s y 1s) a través de un medio físico. o Define aspectos eléctricos, mecánicos y funcionales. o Ejemplo: Cables, conectores, voltajes, frecuencias. 2. Capa de Enlace de Datos (2): o Asegura la transferencia confiable de datos entre dos nodos adyacentes. o Se ocupa de la detección y corrección de errores. o Ejemplo: Switches, direcciones MAC. 3. Capa de Red (3): o Gestiona el direccionamiento y el enrutamiento de datos entre redes. o Trabaja con direcciones lógicas como IP. o Ejemplo: Routers, protocolo IP. 4. Capa de Transporte (4): o Proporciona una comunicación confiable extremo a extremo. o Usa protocolos como TCP (confiable) y UDP (rápido pero sin garantía de entrega). o Ejemplo: Control de errores y reenvío de datos perdidos. 5. Capa de Sesión (5): o Administra y sincroniza el diálogo entre aplicaciones. o Establece, mantiene y termina sesiones. o Ejemplo: Gestión de inicios y cierres de conexión. 7  6. Capa de Presentación (6): o Traduce, encripta y comprime los datos. o Asegura que los datos sean interpretables entre diferentes sistemas. o Ejemplo: Conversión entre formatos como JPEG, GIF. 7. Capa de Aplicación (7): o Interactúa directamente con el usuario final y sus aplicaciones. o Ejemplo: Navegadores web, correo electrónico, FTP. Ventajas del Modelo OSI:  Estandariza procesos de comunicación.  Facilita la interoperabilidad entre diferentes fabricantes y tecnologías.  Divide tareas complejas en capas más manejables. Modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) El modelo TCP/IP es más práctico que el OSI y está diseñado específicamente para la comunicación en internet. Tiene 4 capas principales (a veces se considera una versión de 5 capas). 8 Capas del Modelo TCP/IP: 1. Capa de Acceso a la Red (1): o Equivalente a las capas física y de enlace de datos del modelo OSI. o Gestiona la transmisión de datos a través del hardware de red. o Ejemplo: Ethernet, Wi-Fi. 2. Capa de Internet (2): o Equivalente a la capa de red en OSI. o Proporciona direcciones IP y enrutamiento de datos entre redes. o Ejemplo: Protocolo IP, ICMP. 3. Capa de Transporte (3): o Similar a la capa de transporte en OSI. o Gestiona la entrega confiable (TCP) o rápida (UDP) de datos. o Ejemplo: TCP, UDP. 4. Capa de Aplicación (4): o Combina las capas de sesión, presentación y aplicación del modelo OSI. o Interactúa directamente con las aplicaciones del usuario. o Ejemplo: HTTP, SMTP, FTP, DNS. Diferencias clave entre TCP/IP y OSI: Ventajas del Modelo TCP/IP:  Adaptado al entorno real de internet.  Fácil de implementar en sistemas prácticos.  Soporta una amplia variedad de protocolos y tecnologías. 9  Relación entre OSI y TCP/IP  Correspondencia de capas: o Capa 1-2 OSI (Física y Enlace) = Capa de Acceso a la Red TCP/IP. o Capa 3 OSI (Red) = Capa de Internet TCP/IP. o Capa 4 OSI (Transporte) = Capa de Transporte TCP/IP. o Capas 5-7 OSI (Sesión, Presentación, Aplicación) = Capa de Aplicación TCP/IP. TEMA 3. Redes y Subnetting 1. Conceptos Básicos  Red: Conjunto de dispositivos interconectados que pueden compartir recursos y comunicarse entre sí. Las redes se utilizan para transferir datos, acceder a información y compartir servicios como impresoras, almacenamiento, etc.  IP (Internet Protocol): Sistema de direccionamiento lógico utilizado para identificar dispositivos dentro de una red. Las direcciones IP pueden ser: o IPv4: Direcciones de 32 bits, comúnmente representadas en formato decimal con puntos (ejemplo: 192.168.1.1). o IPv6: Direcciones de 128 bits, representadas en formato hexadecimal.  Subred (Subnet): División lógica de una red más grande en segmentos más pequeños. Esto ayuda a organizar la red y a optimizar el uso de las direcciones IP. Permite también mejorar la seguridad y reducir el tráfico de la red. 10  2. Direccionamiento IP y Clases Las direcciones IPv4 están divididas en clases según el tamaño de la red y la cantidad de hosts: 3. Máscaras de Subred  Máscara de subred: Es una secuencia de bits utilizada para dividir una dirección IP en dos partes: una para la red y otra para los hosts. Se utiliza para determinar qué parte de la dirección corresponde a la red y qué parte corresponde a los hosts.  Notación CIDR (Classless Inter-Domain Routing): Utiliza la notación /n para especificar cuántos bits se usan para la red. Por ejemplo: o /24 indica que los primeros 24 bits son para la red (máscara 255.255.255.0). o /16 indica que los primeros 16 bits son para la red (máscara 255.255.0.0). Esta notación también es conocida como máscara de subred. 11  4. Subnetting (División de Redes) El subnetting es el proceso de dividir una red IP en subredes más pequeñas para mejorar la eficiencia y organización. Para hacerlo, debes entender cuántos bits de la dirección IP se usarán para la red y cuántos para los hosts. Pasos básicos para subnetting: 1. Determinar el número de subredes necesarias: Esto dependerá de cuántos segmentos lógicos necesites. 2. Calcular la nueva máscara de subred: Se suman los bits que se requieren para crear el número de subredes deseado. Esto incrementa el número de bits utilizados para la red, reduciendo los bits disponibles para los hosts. 3. Asignar direcciones a cada subred. 4.1 Cálculo de Dirección de Red, Dirección de Broadcast y Rango de Hosts Este proceso es fundamental cuando te dan una dirección IP y una máscara de subred, y necesitas calcular los rangos de direcciones y obtener la dirección de red, dirección de broadcast, y el rango de hosts. Pasos para calcular la Dirección de Red, Dirección de Broadcast y Rango de Hosts: Ejemplo:  Dirección IP: 192.168.1.100  Máscara de subred: 255.255.255.0 Paso 1: Convertir la Dirección IP y la Máscara de Subred a Binario  Dirección IP (192.168.1.100) en binario: o 192 = 11000000 o 168 = 10101000 o 1 = 00000001 o 100 = 01100100 12  IP en binario: 11000000.10101000.00000001.01100100  Máscara de subred (255.255.255.0) en binario: o 255 = 11111111 o 255 = 11111111 o 255 = 11111111 o 0 = 00000000 Máscara en binario: 11111111.11111111.11111111.00000000 Paso 2: Calcular la Dirección de Red La dirección de red se obtiene realizando una operación AND bit a bit entre la dirección IP y la máscara de subred. Resultado: 192.168.1.0 (Dirección de red) Paso 3: Calcular la Dirección de Broadcast La dirección de broadcast se obtiene tomando la dirección de red y reemplazando los bits correspondientes a los hosts (los que están en "0" en la máscara de subred) por "1". Invertimos la máscara de subred:  Máscara original: 11111111.11111111.11111111.00000000  Máscara invertida: 00000000.00000000.00000000.11111111 13 Operación OR con la dirección de red: Resultado: 192.168.1.255 (Dirección de broadcast) Paso 4: Calcular el Rango de Hosts El rango de hosts son todas las direcciones entre la dirección de red y la de broadcast, excluyendo ambas.  Dirección de red: 192.168.1.0  Dirección de broadcast: 192.168.1.255  Rango de hosts: 192.168.1.1 - 192.168.1.254 Resultado: 192.168.1.1 a 192.168.1.254 (Rango de hosts) Resumen Final para la Red 192.168.1.100/24 5. VLSM (Variable Length Subnet Mask)  VLSM (Máscara de Subred de Longitud Variable) permite usar diferentes tamaños de máscara de subred dentro de la misma red. Esto optimiza el uso de las direcciones IP al asignar el número justo de direcciones para cada subred. 14  Ventajas de VLSM:  Optimización de direcciones IP: Asigna solo la cantidad necesaria de direcciones para cada subred.  Mejor uso del espacio de direcciones: Al no asignar más direcciones de las necesarias, se reduce el desperdicio. Ejemplo detallado de VLSM Supongamos que tenemos la red 192.168.1.0/24 y necesitamos dividirla en subredes que cubran los siguientes requerimientos:  Subred A: 50 hosts.  Subred B: 25 hosts.  Subred C: 12 hosts.  Subred D: 5 hosts. Paso 1: Determinar el número de bits necesarios para cada subred  Para 50 hosts necesitamos 6 bits para hosts (26−2=622^6 - 2 = 6226−2=62). o Esto corresponde a una máscara /26 (255.255.255.192).  Para 25 hosts necesitamos 5 bits para hosts (25−2=302^5 - 2 = 3025−2=30). o Esto corresponde a una máscara /27 (255.255.255.224).  Para 12 hosts necesitamos 4 bits para hosts (24−2=142^4 - 2 = 1424−2=14). o Esto corresponde a una máscara /28 (255.255.255.240).  Para 5 hosts necesitamos 3 bits para hosts (23−2=62^3 - 2 = 623−2=6). o Esto corresponde a una máscara /29 (255.255.255.248). 15  Paso 2: Asignar subredes 6. Direcciones Especiales  Dirección de red: La primera dirección de la subred, que identifica la red. No puede ser asignada a un host. o Ejemplo: En la subred A, la dirección de red es 192.168.1.0.  Dirección de broadcast: La última dirección de la subred, utilizada para enviar mensajes a todos los dispositivos de esa subred. No puede ser asignada a un host. o Ejemplo: En la subred A, la dirección de broadcast es 192.168.1.63.  Rango de hosts: Las direcciones entre la dirección de red y la de broadcast. Son las direcciones que se pueden asignar a los dispositivos. o Ejemplo: En la subred A, el rango de hosts es 192.168.1.1 - 192.168.1.62. 16  7. Ventajas del Subnetting y VLSM  Mejora la eficiencia en el uso de direcciones IP.  Seguridad aumentada: El tráfico de una subred se mantiene dentro de su propio segmento.  Reducción del tráfico de broadcast: Las subredes más pequeñas limitan el alcance del tráfico de broadcast.  Mejor control de la red: Puedes gestionar y configurar cada subred de manera independiente. 17