PDF de programación - PrincipIOS - Conceptos sobre redes explicados de forma sencilla

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CONCEPTOS Y PRINCIPIOS SOBRE REDES EXPLICADOS DE FORMA SENCILLA

REV 1.0 beta

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lítica la copia y/o distribución de contenido (ver anexo final).

He realizado diversas tareas para crear esta guía:

Adaptado, aclarado, corregido, ampliado, dado formato y organizado numerosa información al
archivo PDF para una correcta visualización en cualquier dispositivo, además de las ventajas
que ofrece este formato respecto a portabilidad y tamaño. El documento PDF es de carácter
gratuito para beneficiar a los usuarios que forman parte de la comunidad. A su vez permite al
autor repasar los conocimientos adquiridos y servir de fuente para consultas específicas.



Deseo que os sea al menos de interés.

Observación:

La idea del logo, proviene del libro de Isaac Newton conocido como Principia, pero haciendo
alusión a los comandos IOS empleados en los routers y conmutadores CISCO.



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Tema I, Nociones y conceptos teóricos sencillos.

1 – Redes

2- TCP-IP

3 - Redes locales

4- Enrutamiento IP

5- Frame Relay

6- C.D.P.

7- N.T.P.

8- N.A.T

9- DHCP



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Tema I

1 .Redes

1.1. Elementos básicos de una red

Para comenzar, en una red es necesario la existencia de un emisor, un receptor y un
medio por el cual se comunican. Tanto emisor y receptor han de conocer el mismo
lenguaje y utilizar el mismo sistema para que el diálogo entre ellos sea posible.

El emisor y el receptor pueden ser cualquier aparato que pueda transmitir datos y/o
interpretar datos que reciban, mientras que el medio puede ser físico (cable de cobre,
...) o inalámbrico (ondas electromagnéticas, ...).

El lenguaje será un protocolo diseñado según el fin que se le vaya a dar y que tiene
como objetivo que ambos dispositivos se entiendan.

1.2 El Modelo OSI y el modelo TCP/IP

El modelo OSI se basa en un conjunto de capas donde cada capa se comunica con la
superior e inferior y tiene una función concreta, éste modelo dio paso al modelo
TCP/IP que tiene mucho en común pero se suele explicar el modelo OSI ya que es
más general.

Dentro del modelo OSI hay 7 capas, para tener una noción de redes con las tres
capas inferiores bastaría para entenderlo pero aquí se incluirá la 4ª capa.

Las tres capas superiores se usan en aplicaciones de redes como VPN, algún protocolo
de enrutamiento, servicios de red como SMTP (correo electrónico), HTTP (páginas
web), ...

Las capas del modelo OSI y su correlación con TCP/IP son:

OSI

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace de datos

Física

TCP/IP

Aplicación

Transporte

Internet

Red



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Cada capa tiene su unidad de datos que viene a ser el nombre que recibe el conjunto
de datos a transmitir según va pasando de capa en capa, a esto se le llama PDU
(Unidad de Datos del Protocolo) y en el modelo OSI, las PDU de las 4 capas inferiores
son:

Transporte

Red

Enlace de datos

Física

Segmento

Paquete

Trama

Bits

Los bits serían los impulsos eléctricos o los ópticos dependiendo de si el medio es
eléctrico o de fibra óptica. La capa física se encarga de ofrecer acceso al medio.

Cada tarjeta de red Ethernet (NIC - Network Interface Card) tiene una dirección
física establecida de fábrica que consta de 6 bytes (48 bits), normalmente en las
NIC y en los sistemas operativos, está representada en formato hexadecimal y cada
byte separado por un guion "-" (por ejemplo: 01-02-03-AB-CD-EF) y en el caso del
Cisco IOS, está representada por tres grupos de cuatro caracteres en formato
hexadecimal separados por un punto (por ejemplo: 0102.03AB.CDEF).

Esta dirección MAC es única para cada NIC y consta de 3 bytes que identifican al
fabricante y otros tres bytes que identifican a la tarjeta. La capa de "Enlace de
datos" se encarga de establecer el protocolo de interconexión de los dispositivos. En
la trama se encuentran los datos de la capa de red a los que la capa de enlace de
datos añade una cabecera con la dirección MAC del dispositivo de origen y destino
así como una cola con un control de errores y un delimitador.

La capa 3 se encarga de seleccionar la mejor ruta desde el origen hasta el
destino. Aquí es donde los protocolos de enrutamiento (RIP, OSPF; EIGRP, IS-IS,
ODR) toman decisiones basadas en las direcciones IP. En esta capa se añade una
cabecera a la información que llega desde la capa de Transporte. En esta cabecera
se incluye la dirección IP del dispositivo de origen y de destino.

La capa 4 capa de Transporte determina si la información se enviará de forma
fiable o no, en esta capa se añade una cabecera a la PDU que viene de la capa de
Sesión con información del puerto de origen y de destino y el protocolo de transporte
mediante el que se enviará.

Si se usa TCP significa que la transmisión será fiable ya que mediante los números
de secuencia se verifica que todos los datos lleguen al destino y si no llegan se usan
las ventanas TCP para retransmitir la información de nuevo, si se usa UDP significa
que aunque los datos se vayan a transmitir, no se asegura que vayan a llegar al
destino ya que no lleva ningún control de flujo por lo que envía los datos y
"espera" que vayan a llegar bien, pero si no llegan "tampoco pasa nada".



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1.3 Direcciones IP (IPV4)

Una dirección IP (teniendo en cuenta IPv4 pero no IPv6) consta de 4 bytes, cada
byte tiene 8 bits, y un bit no es más que un 1 o un 0. Normalmente las direcciones
IP se expresan en dotación decimal separando cada byte con un punto (por ejemplo
192.168.1.23). Una dirección IP identifica un dispositivo (PC, router, etc) en una red.
Las direcciones IP asignables a host se pueden clasificar en tres clases (A, B, C),
también se pueden clasificar en públicas, privadas y reservadas.

La dirección IP tiene dos partes, una parte que identifica a la red (o subred)
y una parte que identifica al dispositivo. Por esto, la dirección IP sin más no tiene
ningún sentido ya que necesita algún modo de indicar cuál es la porción de red y cuál
la de host (de dispositivo), de esto se encarga la máscara de red.

La máscara de red consta también de 4 bytes separados por puntos. Si una dirección
IP se pasa a binario y su máscara de red también y se sitúan correlacionando bit con
bit, la parte de la dirección IP que se corresponde con 1 en la máscara, es la
parte de red, mientras que la parte que se corresponde con los 0 es la parte
de host. La parte de red es la parte que no puede cambiar en toda la red, mientras
que dentro de la misma red, cada dispositivo tendrá una combinación distinta en la
parte de host.

Por ejemplo, tomando como ejemplo la dirección IP 192.168.1.23 y su máscara de
red 255.255.255.0:

Primero se pasa la IP a binario:

192 --> 11000000

168 --> 10101000

001 --> 00000001

023 --> 00010111

Ahora pasemos la máscara:

255 --> 11111111

255 --> 11111111

255 --> 11111111

000 --> 00000000

Se colocan una encima de la otra bit a bit:

11000000.10101000.00000001.00010111

11111111.11111111.11111111.00000000

Como se ve, la parte de red está compuesta totalmente de 1 y la de host de 0, en el
caso de este ejemplo, hay 24 bits a 1 y 8 a 0, esto en la nomenclatura CIDR (del
inglés Classless Inter-Domain Routing) se indicaría /24, donde 24 es la cantidad
de bits a 1 en la máscara de red.



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Viendo esto, será más sencillo entender la clasificación de una IP de host según su
clase:

 Clase A:

En binario, el primer byte comienza por 0. Tiene los 8 primeros bits de la
máscara de red a 1 (255.x.y.z). El rango es de 1 a 126. 127.x.y.z está
reservado por los sistemas operativos como dirección de loopback o
localhost.

Ejemplo:

115.2.56.3
01110011.00000010.00111000.00000011

255.0.0.0
11111111.00000000.00000000.00000000

En este caso se podría representar como 115.2.56.3/8

 Clase B:

En binario, el primer byte comienza por 10. Tiene los 16 primeros bit