Fundamentos de Redes: Algoritmos, Comandos Linux, Servicios y Protocolo DHCP

1. Algoritmo

• ¿Qué es un algoritmo?
  Es un procedimiento o proceso paso a paso diseñado para resolver un problema específico. (Step-by-step process to solve a problem).

2. Comandos de Linux para Redes

• Aprende los comandos básicos de Linux para:

  • Configuración de red.
  • Diagnóstico y resolución de problemas.
  • Gestión de servicios como DHCP y DNS.

3. Servicios de Red y Modelo OSI

• Servicios de red: Todo sistema basado en red depende de estos servicios fundamentales.

• Diferencias clave entre:

  • Internet de la Información: Orientado principalmente a la distribución y acceso a contenidos.
  • Internet de los Servicios: Centrado en la prestación de funcionalidades y aplicaciones a través de la red (relacionado con conceptos como el Modelo OSI).

4. Arquitecturas de Red: Cliente/Servidor vs. Peer-to-Peer

Diferencias principales:

1. Arquitectura Cliente/Servidor:

   • Relación 1-N: Un servidor centralizado atiende las peticiones de múltiples clientes.
   • Los servidores suelen requerir una IP fija para garantizar estabilidad y accesibilidad constante.
   • El cliente siempre inicia la comunicación con el servidor.

2. Arquitectura Peer-to-Peer (P2P):

   • Relación N-N: Todos los equipos pueden actuar tanto como clientes como servidores, compartiendo recursos directamente entre ellos.

5. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

¿Qué es DHCP?

• Es un protocolo de red que permite asignar automáticamente configuraciones de red a los dispositivos (clientes) que se conectan.

Configuración automática de red proporcionada por DHCP

• Asigna parámetros esenciales como:

  • Dirección IP.
  • Máscara de subred.
  • Gateway predeterminado (Puerta de enlace).
  • Servidores DNS.

Tipos de asignación de IP mediante DHCP

1. Automática:

   • El servidor DHCP asigna una IP disponible del pool de direcciones. Puede ser una asignación permanente (aunque poco común) o limitada por un tiempo de concesión (Lease time).

2. Manual o Estática (Reserva DHCP):

   • Se configura en el servidor DHCP para asignar siempre la misma dirección IP a un dispositivo específico, basándose en su dirección MAC.

3. Reserva de IPs:

   • Se excluyen ciertas direcciones IP del pool de asignación automática, generalmente para usarlas en dispositivos críticos como servidores, impresoras de red, etc., que requieren una IP fija configurada manualmente en el propio dispositivo.

6. Funcionamiento del Protocolo DHCP (Proceso DORA)

Pasos del Proceso DHCP:

1. Descubrimiento (Discover): El cliente envía un mensaje broadcast buscando un servidor DHCP disponible en la red.
2. Oferta (Offer): Uno o más servidores DHCP responden al cliente con una oferta de configuración de red (incluyendo una dirección IP).
3. Solicitud (Request): El cliente elige una de las ofertas (normalmente la primera que recibe) y envía un mensaje broadcast solicitando formalmente esa configuración al servidor elegido.
4. Confirmación (ACK - Acknowledge): El servidor DHCP confirma la asignación de la configuración de red al cliente y actualiza su tabla de asignaciones.

Mensajes Clave Adicionales:

• NACK (Not Acknowledge): Mensaje enviado por el servidor para indicar que la solicitud del cliente no puede ser satisfecha (ej: la IP solicitada ya no está disponible o la configuración del cliente es incorrecta).
• Decline: Mensaje enviado por el cliente si detecta que la dirección IP ofrecida ya está en uso en la red.
• Release: Mensaje enviado por el cliente para liberar su dirección IP antes de que expire el tiempo de concesión.
• Inform: Mensaje utilizado por clientes que ya tienen una IP (configurada manualmente) para solicitar otros parámetros de configuración DHCP (como servidores DNS).

Problemas comunes relacionados con DHCP:

• Rogue Server: Un servidor DHCP no autorizado operando en la red, que puede asignar configuraciones incorrectas o maliciosas.
• Agotamiento de IPs: El pool de direcciones IP disponibles en el servidor DHCP se agota, impidiendo que nuevos clientes obtengan una configuración.
• IP Zombie: Una dirección IP que fue asignada a un dispositivo que ya no está activo en la red, pero que el servidor DHCP aún considera como asignada hasta que expira el tiempo de concesión.

7. Ventajas del DHCP y Desventajas de la Configuración Manual

Ventajas de la configuración automática (DHCP):

• Reducción de errores humanos en la configuración de parámetros de red.
• Gestión centralizada y simplificada de las direcciones IP.
• Reutilización eficiente de direcciones IP mediante tiempos de concesión.
• Ideal para redes con alta rotación de dispositivos o gran número de ellos (ej: redes WiFi públicas, redes móviles 4G/5G).

Problemas de la configuración manual de IP:

• Mayor probabilidad de errores de configuración (IP duplicada, máscara incorrecta, etc.).
• Proceso tedioso y lento en redes grandes.
• Dificultad para gestionar y documentar las asignaciones de IP.

8. Herramientas y Comandos Relacionados con DHCP

Comandos en Linux para gestionar el cliente DHCP

Liberar la IP actual:

sudo dhclient -r

Solicitar una nueva IP:

sudo dhclient

Verificar logs del sistema relacionados con DHCP (la ruta puede variar):

sudo cat /var/log/syslog | grep -i dhcp

Comprobar si el proceso cliente DHCP está en ejecución:

ps -aux | grep dhclient

Análisis de tráfico DHCP con Wireshark

Filtrar paquetes DHCP para análisis (DHCP usa puertos UDP 67 para el servidor y 68 para el cliente):

udp.port == 67 or udp.port == 68

Comandos en Windows para gestionar el cliente DHCP

Liberar la IP actual:

ipconfig /release

Renovar la IP desde el cliente DHCP:

ipconfig /renew

Mostrar la configuración IP completa:

ipconfig /all