Redes de computadoras y protocolos

Una red de computadoras es un conjunto de dispositivos (nodos) interconectados entre sí mediante medios físicos o inalámbricos para compartir información, recursos y servicios.

• Nodos y terminales: Un nodo es cualquier dispositivo capaz de enviar o recibir datos (como un router o un switch), mientras que un terminal (o host) es el dispositivo final con el que interactúa el usuario (PC, smartphone, impresora).
• Ventajas del trabajo en red:
  1. Compartición de recursos: Uso común de periféricos (impresoras) o almacenamiento.
  2. Comunicación rápida: Intercambio de mensajes en tiempo real.
  3. Seguridad y centralización: Gestión de copias de seguridad en un solo lugar.

Las redes se clasifican principalmente por su extensión geográfica:

Además, la topología física define cómo se conectan los cables. Las más comunes son la topología en estrella (todos conectados a un nodo central), en bus (un solo cable troncal) y en anillo.

Para que dos ordenadores de distintos fabricantes se entiendan, deben seguir unas reglas llamadas protocolos.

• Modelo OSI: Es un marco teórico de 7 capas que divide el proceso de comunicación desde el hardware hasta la aplicación.
• Arquitectura TCP/IP: Es el modelo práctico usado en Internet, simplificado en 4 capas: Acceso a red, Internet, Transporte y Aplicación.

La encapsulación es el proceso por el cual los datos reciben cabeceras de control al bajar por las capas del modelo, similar a meter una carta en varios sobres sucesivos antes de enviarla.

Para que la información fluya, necesitamos hardware especializado:

1. Tarjeta de Red (NIC): El componente (físico o integrado) que permite al dispositivo conectarse a la red. Cada NIC tiene una dirección física única llamada MAC.
2. Switch (Conmutador): Dispositivo que conecta varios equipos en una LAN. Envía los datos solo al destinatario correcto basándose en su dirección MAC.
3. Router (Enrutador): Su función es interconectar diferentes redes (por ejemplo, tu casa con Internet).
4. Punto de Acceso (AP): Dispositivo que permite la conexión inalámbrica a una red cableada.

Son los cables físicos que transportan señales eléctricas o luminosas:

• Cable de par trenzado (RJ45): Es el más común en oficinas. Se divide en categorías (Cat 5e, Cat 6, Cat 7). A mayor categoría, mayor velocidad y menos interferencias.
• Fibra óptica: Utiliza pulsos de luz para transmitir datos a velocidades altísimas y largas distancias. Es inmune a las interferencias electromagnéticas.

Utilizan ondas electromagnéticas para propagar la señal por el aire:

• Wi-Fi: Estándar IEEE 802.11. Permite movilidad pero es sensible a obstáculos y distancias.
• Bluetooth: Diseñado para redes PAN de bajo consumo y corta distancia.
• Infrarrojos y microondas: Usados para comunicaciones directas o enlaces de larga distancia punto a punto (satélites).

El Protocolo de Internet (IP) se encarga de identificar a cada dispositivo en la red.

• IPv4: Formada por 4 números del 0 al 255 (ej: 192.168.1.15). El número total de direcciones es finito ($2^{32}$) y ya se han agotado.
• IPv6: El sucesor, con direcciones de 128 bits (ej: 2001:0db8:85a3...), permitiendo casi infinitas conexiones.
• Máscara de subred: Indica qué parte de la IP identifica a la red y qué parte al dispositivo concreto.
• Puerta de enlace (Gateway): Es la dirección IP del router que nos da salida a otras redes.

Un dispositivo puede obtener su dirección de dos formas:

1. IP Estática: Se configura a mano y nunca cambia (útil para servidores).
2. IP Dinámica: El dispositivo la solicita automáticamente mediante el protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

Para diagnosticar problemas, usamos comandos como ping (para comprobar conectividad) o ipconfig (en Windows) para ver nuestra configuración actual.

Como los humanos no recordamos números IP fácilmente, usamos el DNS (Domain Name System). El DNS actúa como una "agenda telefónica" que traduce un nombre de dominio (www.google.es) en una dirección IP (172.217.168.163). Funciona de forma jerárquica, consultando a servidores raíz y servidores de dominio de nivel superior (.es, .com).

• FTP (File Transfer Protocol): Protocolo clásico para enviar y recibir archivos. No es seguro por defecto.
• SFTP: Versión segura que cifra la información durante la transferencia.
• Almacenamiento en la nube: Servicios como Drive o Dropbox que utilizan protocolos web para sincronizar archivos.

Cuando navegamos, usamos principalmente dos protocolos:

• HTTP: Protocolo de transferencia de hipertexto. Los datos viajan en texto plano.
• HTTPS: La versión segura. Utiliza certificados SSL/TLS para cifrar la comunicación entre el navegador y el servidor.

Importante: Nunca introduzcas datos bancarios en una web que no utilice HTTPS (el icono del candado en el navegador).

El email utiliza tres protocolos fundamentales:

1. SMTP: Para enviar correos al servidor.
2. POP3: Para descargar correos al ordenador (suelen borrarse del servidor).
3. IMAP: Para sincronizar correos (se mantienen en el servidor y se ven igual en todos los dispositivos).

Para voz y vídeo, se utiliza VoIP (Voice over IP), que fragmenta el audio en paquetes de datos.

Las redes Wi-Fi son vulnerables porque la señal viaja por el aire. Existen varios niveles de cifrado:

• WEP: Antiguo y muy fácil de hackear. No usar.
• WPA2: El estándar actual más extendido.
• WPA3: La versión más moderna y robusta.

Otras medidas incluyen el filtrado MAC (solo permitir dispositivos conocidos) y la ocultación del SSID (que el nombre de la red no aparezca en las búsquedas).

• Firewall (Cortafuegos): Software o hardware que filtra el tráfico entrante y saliente, bloqueando accesos no autorizados mediante reglas de puertos.
• NAT (Network Address Translation): Técnica que permite que todos los dispositivos de tu casa salgan a Internet usando una única IP pública, ocultando las IP privadas internas.

El malware de red (gusanos) puede propagarse automáticamente de un PC a otro si no hay protecciones. El escaneo de puertos es una técnica que usan los atacantes para encontrar "puertas abiertas" en un sistema.

El uso de VPN (Virtual Private Network) crea un "túnel" cifrado para navegar de forma privada, especialmente útil al conectarse a redes Wi-Fi públicas.

Resumen de conceptos clave para el examen:

• IP: Tu dirección en la red.
• DNS: Traductor de nombres a números.
• Switch vs Router: El switch une equipos; el router une redes.
• HTTPS: Navegación segura y cifrada.