Fundamentos de Redes: Capas, Direccionamiento IP y Topologías Esenciales

Conceptos Fundamentales de Redes y Direccionamiento

Arquitectura de Capas de Red

Capa de Acceso a la Red (Capa de Enlace de Datos)

La Capa de Acceso a la Red (o Capa de Enlace de Datos) es responsable de la estructuración y encapsulación de los datos. Sus funciones principales incluyen:

• Ubicación de la Estructuración: Coloca el datagrama IP dentro de una estructura conocida como trama.
• Los protocolos de esta capa adjuntan un encabezado y un pie de página (trailer) para crear la estructura del datagrama.
• El encabezado de la trama incluye un campo de Comprobación de Redundancia Cíclica (CRC), que verifica si se producen errores al transferir la trama por el medio de red.
• Acto seguido, la capa de enlace de datos transfiere la estructura a la capa física.

Capa Física de Red

La Capa Física de Red se encarga del envío y recepción de las estructuras (bits) a través del medio.

• Ubicación de Envío y Recepción: La capa física del host de envío recibe las estructuras y, mediante mecanismos asociados, convierte las direcciones IP en las direcciones de hardware (MAC) adecuadas para el medio de red.
• A continuación, la capa física envía la estructura a través del medio de red.

Direccionamiento IP

Una Dirección IP es el identificador único de cada host dentro de su red de redes. Cada host conectado a una red debe tener una dirección IP asignada que sea distinta a todas las demás direcciones que estén vigentes en ese momento en el conjunto de redes visibles por el host.

Clasificación de Direcciones IP

IP Públicas

Son direcciones visibles en todo Internet. Permiten la comunicación global.

IP Privadas

Son visibles únicamente por otros hosts de su propia red o de otras redes privadas interconectadas por routers. Se utilizan para redes internas.

IP Estáticas

Un host que se conecta a la red con una dirección IP estática siempre lo hará con la misma IP. Las direcciones IP públicas estáticas son las que utilizan los servidores de Internet con el objetivo de que estén siempre localizables por los usuarios.

IP Dinámicas

Un host que se conecta a la red mediante una dirección IP dinámica, cada vez lo hará con una dirección IP distinta. Se utilizan comúnmente en las conexiones a Internet mediante un módem (asignadas por DHCP).

Clasificación de Redes por Cobertura

Las redes se clasifican según su tamaño o alcance geográfico:

• PAN (Personal Area Network): Red de área personal con un alcance de escasos metros.
• LAN (Local Area Network): Red de área local. Interconexión de varios dispositivos en el entorno de un edificio, con un alcance limitado por la longitud máxima de los cables.
• MAN (Metropolitan Area Network): Red de área metropolitana. Red formada por un conjunto de redes LAN que interconecta equipos en el entorno de un municipio o ciudad.
• WAN (Wide Area Network): Red de área amplia. Interconecta equipos en un entorno geográfico muy amplio, como un país o un continente.

Topologías de Red

Las topologías definen la disposición física o lógica de los nodos y las conexiones.

BUS (Conexión Lineal)

También conocida como conexión lineal, es la más sencilla. Utiliza un cable central (troncal) con derivaciones a los nodos. Sus principales problemas son el fallo en el cable central (que paraliza toda la red) y la acumulación de tráfico.

Árbol (Topología Jerárquica)

También conocida como topología jerárquica, se trata de una combinación de redes en estrella. En esta configuración, cada switch se conecta a un servidor o a un switch principal, creando una estructura jerárquica.