Tema 1. Introducción a los servicios de red.pdf

Tema 1. INTRODUCCIÓN A LOS SERVICIOS DE RED INTRODUCCIÓN  Este tema no es una exposición completa ni exahustiva.  Debe tomarse como simple referencia de los conocimientos más reseñables que se darán en adelante. Las redes de ordenadores. Tipos  Una red es un conjunto de técnicas, conexion...

Tema 1. INTRODUCCIÓN A LOS SERVICIOS DE RED INTRODUCCIÓN  Este tema no es una exposición completa ni exahustiva.  Debe tomarse como simple referencia de los conocimientos más reseñables que se darán en adelante. Las redes de ordenadores. Tipos  Una red es un conjunto de técnicas, conexiones físicas y programas informáticos empleados para conectar dos o más ordenadores.  Una red tiene tres niveles de componentes: software de aplicaciones, software de red y hardware de red.  El software de aplicaciones está formado por programas informáticos que se comunican con los usuarios de la red y permiten compartir información  El software de red consiste en programas informáticos que establecen protocolos, o reglas, para que las computadoras se comuniquen entre sí.  Harware de red: El hardware de red se refiere a los componentes físicos y dispositivos electrónicos que componen una infraestructura de red. Las redes de ordenadores. Tipos  Elmentos hardware:  Router: El router es un dispositivo central en una red que conecta diferentes redes o segmentos de red. Se encarga de enrutar el tráfico de datos entre estas redes y toma decisiones sobre la mejor ruta para que los datos lleguen a su destino. También puede proporcionar funciones de seguridad, como un firewall, y gestionar direcciones IP.  Switch: Un switch es un dispositivo de red que se utiliza para conectar múltiples dispositivos dentro de una red local (LAN). Actúa como un conmutador de tráfico, enviando datos solo a los dispositivos destinatarios correctos en lugar de difundirlos a todos los dispositivos en la red, lo que mejora la eficiencia de la red. Las redes de ordenadores. Tipos  Access Point (Punto de Acceso): Un access point es un dispositivo que permite la conexión inalámbrica de dispositivos a una red cableada. Proporciona acceso a una red Wi-Fi y puede estar integrado en un router o ser un dispositivo independiente.  Módem: El módem (modulador-demodulador) es un dispositivo que convierte señales digitales de una computadora en señales analógicas para su transmisión a través de líneas telefónicas o cables coaxiales, y viceversa. Los módems son comunes en conexiones de banda ancha como DSL y cable.  Tarjeta de Red (NIC - Network Interface Card): La NIC es un componente de hardware que se instala en una computadora o dispositivo para permitir la conectividad de red. Facilita la comunicación entre el dispositivo y otros en la red, ya sea mediante conexiones cableadas (Ethernet) o inalámbricas (Wi-Fi). Las redes de ordenadores. Tipos  Cableado y Conectores: Los cables de red, como cables Ethernet y cables coaxiales, junto con conectores como RJ-45, son esenciales para establecer conexiones físicas en una red cableada. El tipo de cableado utilizado puede variar según la tecnología y la velocidad de la red.  Antenas: Las antenas son componentes importantes en dispositivos inalámbricos, como routers y access points. Ayudan a transmitir y recibir señales Wi-Fi de manera eficiente, influyendo en el alcance y la calidad de la conexión inalámbrica.  Dispositivos de Seguridad: Esto incluye dispositivos como firewalls, sistemas de detección de intrusiones (IDS), y sistemas de prevención de intrusiones (IPS) que se utilizan para proteger la red de amenazas y ataques cibernéticos. Las redes de ordenadores. Tipos  Servidores: Los servidores de red proporcionan servicios y recursos a otros dispositivos en la red. Pueden incluir servidores de archivos, servidores de impresión, servidores web, servidores de correo electrónico, entre otros.  Dispositivos de Almacenamiento en Red (NAS): Los NAS son dispositivos de almacenamiento dedicados que se conectan a la red y permiten a los usuarios compartir y acceder a archivos y datos de manera centralizada. Tipos de Redes  Existen diferentes tipos de redes, que se diferencian en la distancia que se encuentran los nodos. Los principales tipos de red son: LAN y WAN REDES DE ÁREA LOCAL (LAN)  Constituye una forma de interconectar una serie de equipo informáticos.  Una LAN es un medio compartido (como un cable coaxial al que se conectan todas las computadoras y las impresoras) junto con una serie de reglas que rigen el acceso a dicho medio.  La LAN más difundida, Ethernet, utiliza un mecanismo conocido como CSMA/CD. Tipos de Redes ELEMENTOS DE UNA RED DE AREA LOCAL  El servidor: es el elemento principal de procesamiento, contiene el sistema operativo de red y se encarga de administrar todos los procesos dentro de ella, controla también el acceso a los recursos comunes como son las impresoras y las unidades de almacenamiento.  Las estaciones de trabajo: en ocasiones llamadas nodos, pueden ser computadoras personales o cualquier terminal conectada a la red. De esta manera trabaja con sus propios programas o aprovecha las aplicaciones existentes en el servidor.  El sistema operativo de red: es el programa (software) que permite el control de la red y reside en el servidor. Ejemplos de estos sistemas operativos de red son: NetWare, LAN Manager, OS/2, LANtastic y Appletalk. Tipos de Redes  Los protocolos de comunicación: son un conjunto de normas que regulan la transmisión y recepción de datos dentro de la red.  La tarjeta de interface de red: proporciona la conectividad de la terminal o usuario de la red física, ya que maneja los protocolos de comunicación de cada topología especifica. Tipos de redes REDES DE ÁREA AMPLIADA (WAN) Ofrecen servicios para interconectar redes de computadoras, que van desde los enlaces de datos sencillos y a baja velocidad que funcionan basándose en la red pública de telefonía hasta los complejos servicios de alta velocidad. Hay tipologías muy diversas (bus, estrella, anillo) y diferentes protocolos de acceso. A pesar de esta diversidad, todas las LAN comparten la característica de poseer un alcance limitado (normalmente abarcan un edificio) y de tener una velocidad suficiente para que la red de conexión resulte invisible para los equipos que la utilizan. Tipos de topologías Topología en Estrella Se caracteriza por tener todos sus nodos conectados a un controlador central. Todas las transacciones pasan a través del nodo central siendo este el encargado de gestionar y controlar todas las comunicaciones. El controlador central es normalmente el servidor de la red, aunque puede ser un dispositivo especial de conexión denominado comúnmente concentrador o hub. Ventajas  Presenta buena flexibilidad para incrementar el numero de equipos conectados a la red.  Si alguna de las computadoras falla el comportamiento de la red sigue sin problemas, sin embargo, si el problema se presenta en el controlador central se afecta toda la red.  El diagnóstico de problemas es simple, debido a que todos los equipos están conectados a un controlador central. Tipos de topologías Topología en anillo Todas las estaciones o nodos están conectados entre si formando un anillo, formando un camino unidireccional cerrado que conecta todos los nodos. Los datos viajan por el anillo siguiendo una única dirección, es decir, la información pasa por las estaciones que están en el camino hasta llegar a la estación destino, cada estación se queda con la información que va dirigida a ella y retransmite al nodo siguiente los tienen otra dirección. Ventajas  Esta topología permite aumentar o disminuir el número de estaciones sin dificultad.  La velocidad dependerá del flujo de información, cuantas mas estaciones intenten hacer uso de la red mas lento será el flujo de información. Tipos de topologías Topología en bus o canal: Los nodos se conectan formando un camino de comunicación vi direccional con puntos de terminación bien definidos. Cuando una estación transmite, la señal se propaga a ambos lados del emisor hacía todas las estaciones conectadas al bus, hasta llegar a las terminaciones del mismo. Así, cuando una estación transmite un mensaje alcanza a todos las estaciones, por esto el bus recibe el nombre de canal de difusión. Tipos de topologías Topología en bus o canal: Ventajas:  Permite aumentar o disminuir fácilmente el número de estaciones.  El fallo de cualquier nodo no impide que la red siga funcionando normalmente, lo que permite añadir o quitar nodos sin interrumpir su funcionamiento. Comunicacion en la red Modelo OSI. Arquitectura TCP/IP El modelo de referencia OSI (sigla inglesa de “interconexión de sistemas abiertos”) es una abstracción propuesta por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO), con el objetivo de normalizar internacionalmente los protocolos que se usan para comunicar distintos equipos en las redes telemáticas. Se habla de sistemas abiertos porque el modelo OSI no se concibe para equipos aislados sino para equipos que pueden comunicarse con otros. Aunque, en cierto modo, el modelo OSI ha quedado superado con la aparición de redes y protocolos que responden a modelos con delimitaciones más difusas que las que expone OSI, éste sigue teniendo una gran aceptación como patrón teórico del funcionamiento de la arquitectura de las redes de ordenadores, por lo que es estudiado en escuelas de ingeniería e informática por todo el mundo. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI  La arquitectura TPC/IP está orientada a funcionar en un sistema cliente-servidor.  Esto ha facilitado la implementación de diversos servicios de red, tanto en redes locales como en internet. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI  Durante muchos años se pensó que la arquitectura OSI (Open Systems Interconnection), más estructurada que la arquitectura TCP/IP, acabaría imponiéndose como estándar en el área de las comunicaciones.  Esto no llegó a suceder motivado porque, aunque OSI estaba bien diseñado, este modelo era teórico. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI  TCP/IP era anterior a OSI, y estaba en funcionamiento cuando OSI surgió.  OSI no servía como producto comercial, y su utilidad actual se limita a servir de referencia como patrón de toda arquitectura de comunicaciones. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI  La arquitectura TCP/IP proporciona una estructura y normas de funcionamiento para interconectar sistemas.  La complejidad de esta tarea ha necesitado subdividir el trabajo en niveles o capas.  Cada capa realiza una labor concreta.  Cada capa tiene varios protocolos que ofrecen las normas a seguir con los sistemas que la utilicen.  Para realizar su labor, cada protocolo requiere los protocolos de las capas inferiores y, a su vez, ofrece sus servicios a las capas superiores. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI LAS CAPAS DEL MODELO OSI Las capas en el modelo OSI (Open Systems Interconnection) son niveles lógicos o estratos que representan diferentes funciones en la comunicación de datos en una red de computadoras. Cada capa se encarga de una serie específica de tareas relacionadas con la comunicación y la transferencia de datos. Imagina las capas como "niveles" de procesamiento que trabajan juntos para permitir que los dispositivos se comuniquen. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI  Cada capa corresponde a un nivel diferente de abstracción, de lo más tangible (físico) a lo puramente lógico.  Las capas deben realizar funciones bien definidas.  La función de cada capa debe ser coherente con las definiciones de los protocolos estandarizados internacionalmente.  Las fronteras entre capas deben delimitarse de manera que el flujo de información a través de las interfaces sea mínimo. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI  El número total de capas debe ser tal que cada una de ellas tenga una función distinta, pero sin que la arquitectura resultante sea tan compleja como para resultar inmanejable.  Cada nivel se comunica con la capa superior e inferior de la misma pila a través de interfaces, y también, mediante protocolos específicos, con capas análogas de otras pilas. La siguiente figura presenta las pilas de protocolos que comunicarían las diferentes capas de dos máquinas en el modelo de referencia OSI. Se puede observar que los niveles más bajos son los más próximos al equipo físico hardware, mientras que las capas superiores, que manejan protocolos de más alto nivel, son las más cercanas al usuario. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI. LAS CAPAS DEL MODELO OSI CAPAS DEL MODELO OSI  Capa Física (Capa 1): Esta capa se encarga de la parte física de la comunicación de datos, como cables, señales eléctricas y dispositivos de red. Su función principal es transmitir bits (0 y 1) a través del medio físico, definiendo cómo se envían las señales.  Capa de Enlace de Datos (Capa 2): La capa de enlace de datos se encarga de dividir los datos en tramas y añadir información de control para asegurar una transmisión confiable. También gestiona las direcciones MAC (direcciones de hardware) para identificar dispositivos en una red local. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI. LAS CAPAS DEL MODELO OSI  Capa de Red (Capa 3): En esta capa, los datos se empaquetan en paquetes y se les asignan direcciones lógicas (direcciones IP) para que puedan ser enroutados a través de la red. La capa de red se ocupa de la entrega de datos a través de múltiples redes.  Capa de Transporte (Capa 4): La capa de transporte se encarga de la comunicación extremo a extremo. Asegura la entrega confiable de datos, controla la velocidad de transmisión y garantiza que los datos lleguen en el orden correcto.  Capa de Sesión (Capa 5): Esta capa establece, administra y finaliza sesiones de comunicación entre dispositivos. Controla el inicio y finalización de las conversaciones entre dispositivos. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI. LAS CAPAS DEL MODELO OSI  Capa de Presentación (Capa 6): La capa de presentación se ocupa de la traducción y conversión de datos para que puedan ser entendidos por los dispositivos receptores. También maneja la compresión y el cifrado de datos.  Capa de Aplicación (Capa 7): La capa de aplicación es la capa superior y se relaciona con las aplicaciones y servicios que utilizan la red, como navegadores web, correo electrónico, transferencia de archivos y otros programas. En resumen, las capas en el modelo OSI son niveles lógicos de funcionalidad que dividen y organizan las tareas necesarias para la comunicación de datos en una red. Cada capa tiene su función específica, y el modelo OSI proporciona un marco que facilita la comprensión y el diseño de redes de computadoras. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI. LAS CAPAS DEL MODELO OSI La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI. EL PROTOCOLO TCP/IP El protocolo TCP/IP es un conjunto de reglas que permiten que las computadoras se comuniquen entre sí en una red. Es como un lenguaje que las computadoras usan para enviarse mensajes y datos. El TCP (Protocolo de Control de Transmisión) se asegura de que los datos lleguen de manera confiable y en el orden correcto, mientras que el IP (Protocolo de Internet) se encarga de dirigir los datos a la computadora correcta en la red. Juntos, TCP/IP son los cimientos de Internet y la mayoría de las redes informáticas. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI. LAS CAPAS DEL MODELO TCP/IP Al igual que el modelo OSI, TCP/IP está formado por capas, en cada una de las cuales se emplean protocolos de comunicación distintos. Pese a no ser idénticas, las capas del modelo TCP/IP guardan analogías con varias de las capas o niveles OSI. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI. LAS CAPAS DEL MODELO TCP/IP  Capa de Acceso a la Red (Capa 1): En esta capa, se ocupan de cómo los datos se transmiten físicamente a través de la red. Esto incluye cuestiones como la conexión a una red Wi-Fi o la transmisión de datos a través de cables Ethernet. Equivalente a los niveles físico y de enlace de datos en OSI  Capa de Internet (Capa 2): Aquí, los datos se empaquetan en paquetes y se les asignan direcciones IP para que puedan viajar por la red. Es como poner una dirección en un sobre antes de enviar una carta. equivalente al Nivel de red en OSI. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI. LAS CAPAS DEL MODELO TCP/IP  Capa de Transporte (Capa 3): La capa de transporte se asegura de que los datos lleguen a su destino de manera ordenada y confiable. Se ocupa de la comunicación punto a punto y puede dividir los datos en partes más pequeñas si es necesario. equivalente al de OSI  Capa de Aplicación (Capa 4): Esta capa se relaciona con las aplicaciones y servicios que utilizamos, como navegadores web o correo electrónico. Aquí es donde los datos se presentan y se entregan a las aplicaciones correctas. también equivalente al del modelo OSI En resumen, las capas del protocolo TCP/IP son como niveles en una torre, cada una con una tarea específica para que la comunicación de datos funcione de manera efectiva en una red. Desde la capa de acceso físico hasta la capa de aplicación, todas trabajan juntas para que podamos navegar por Internet y utilizar servicios en línea. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI. DIFERENCIAS ENTRE PROTOCOLOS En general ambos protocolos se suelen diferenciar en:  TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación.  TCP/IP combina la capas de enlace de datos y  la capa física del modelo OSI en una sola capa. La arquitectura TCP/IP y el modelo OSI.  En cada etapa existen una serie de protocolos que ofrecen unas normas extrictas a seguir para el diálogo entre los sistemas. El modelo Cliente/Servidor Para la comunicación de aplicaciones a través de y una red se emplean fundamentalmente tres paradigmas:  El modelo cliente/servidor. Es el más extendido y utilizado.  En él se distingue entre un proceso cliente (que generalmente solicita servicios)  Y un proceso servidor (que presta el servicio al cliente). El modelo Cliente/Servidor Para la comunicación de aplicaciones a través de y una red se emplean fundamentalmente tres paradigmas:  El modelo entre pares o P2P (Point to Point) de difusión creciente y donde todos los nodos de la red son responsables por igual de la comunicación de las aplicaciones y no existe un elemento (un nodo servidor) que centralice la comunicación. El modelo Cliente/Servidor Para la comunicación de aplicaciones a través de y una red se emplean fundamentalmente tres paradigmas:  El modelo híbrido Es una combinación de los dos anteriores. En este esquema, el servidor no tiene funciones avanzadas de comunicación, pues solo ponen en contacto a los clientes para que estos se comuniquen entre sí. El modelo Cliente/Servidor  El modelo cliente/servidor es el más extendido.  En este curso, lo utilizaremos para implementar y probar los servicios de red. El modelo Cliente/Servidor  El modelo cliente/servidor es el más extendido.  En este curso, lo utilizaremos para implementar y probar los servicios de red. El modelo Cliente/Servidor   El esquema cliente-servidor define:  La estructura de las aplicaciones que se comunican entre sí.  La sincronización de estas aplicaciones. Un sistema cliente-servidor está formado por dos procesos que interactúan entre sí:  el proceso cliente y el proceso servidor. El modelo Cliente/Servidor El modelo Cliente/Servidor  El cliente es el proceso que habitualmente inicia la comunicación por lo que su papel suele ser activo en la misma, envía una petición a un proceso servidor y a continuación queda a la espera de la respuesta El modelo Cliente/Servidor  Un servidor suele ser un proceso que inicialmente permanece a la espera escuchando las posibles conexiones de los potenciales clientes.  Su papel es pasivo en la comunicación.  Un servidor suele ser difícil de diseñar y programar, y suelen requerir permisos de administrador. El modelo Cliente/Servidor  Un servidor debe ser robusto, pues ofrecen servicios que deben de estar activos permanentemente.  Deben tenerse en cuenta en su diseño cuestiones como:  la autenticación: proceso mediante el cual el servidor verifica la identidad del cliente que está intentando acceder a sus recursos o servicios. Implica que el cliente debe proporcionar credenciales válidas, como un nombre de usuario y una contraseña, para demostrar su identidad al servidor  Autorización: proceso de determinar qué acciones o recursos específicos tiene permitido un usuario autenticado una vez que ha obtenido acceso al sistema.  seguridad y privacidad de la información (combinados los puntos anteriores con prácticas sólidas de privacidad y políticas transparentes, son fundamentales para proteger la información y la privacidad en un modelo cliente/servidor) El modelo Cliente/Servidor  La arquitectura TCP/IP permite que los servidores atiendan miles de conexiones simultáneas de clientes.  Un administrador de sistemas, debe limitar esta cantidad, para evitar la ralentización del sistema o ataques al mismo. Los servicios de red  Un servicio de red es, o puede considerarse, una función ofrecida por las aplicaciones y los protocolos a los usuario o a otras aplicaciones.  Un programa o aplicación de red, es un conjunto de órdenes o comandos que permiten a las máquinas, comunicarse e intercambiar información con otras máquinas, con ayuda de servicios de red, y de protocolos de la arquitectura TCP/IP.  Las aplicaciones son los diferentes programas, instalados por el usuario o que son parte del sistema operativo, que se sirven de los protocolos de la arquitectura TCP/IP para comunicarse.  Ejm. de aplicaciones: Mozilla, Thunderbird, Google Chrome, etc. Los servicios de red  Los protocolos son normas concretas, descritas formalmente, que detallan cómo se produce la comunicación entre sistemas para ofrecer los servicios de red. Ejem de protocolos del nivel de aplicación son IMAP y HTTP. Los servicios de red En resumen  La función de las aplicaciones es proporcionar las interfaces para que los usuarios interactúen con los datos y realicen diversas operaciones.  La función de los protocolos es actuar como lenguajes comunes que permiten que los dispositivos y sistemas de diferentes fabricantes se comuniquen entre sí de manera efectiva. Los servicios de red Ejm. de relación entre las aplicaciones, los protocolos del nivel de aplicación y los servicios de red prestados: ❖ Servicio de correo electrónico  Aplicaciones   Servidor: Sendmail, Postfix, Exchange, etc.  Cliente: Moxilla Thunderbird, Outlook, Sylepheed, etc. Protocolos: POP, SMTP, IMAP, etc.