Fundamentos de redes, TIC y servicios en la nube: conceptos clave para estudiantes

Máscaras de red

Máscaras de red: En la configuración TCP/IP, los PC deben tener una dirección IP y una máscara de red. La máscara de red determina el rango de la red, es decir, el número de direcciones disponibles en esa red. Dada una IP y una máscara, podemos, mediante unos sencillos cálculos:

• Averiguar el rango de la red.
• Determinar la primera dirección IP, que corresponde a la dirección de red.
• Determinar la última dirección IP, que corresponde a la dirección de difusión o broadcast.
• Calcular el número de IPs del rango (hosts o saltos).

La máscara, al representarla en binario, contiene únicamente unos y ceros consecutivos: todos los unos están juntos y, después, aparecen todos los ceros.

Direcciones privadas

Direcciones privadas: Dentro del espacio de direcciones IPv4 hay ciertos bloques reservados para redes privadas. Eso significa que los paquetes con direcciones de dichas redes no se enrutan a través de Internet pública; de este modo, las redes privadas pueden usar direcciones IP internas que no interfieren con otras redes públicas.

Las redes privadas son:

Multidifusión (Multicast)

Multidifusión: Es el envío de información a múltiples destinos simultáneamente. Antes del envío deben establecerse una serie de parámetros. Para poder recibirla, es necesario unirse a lo que se denomina un grupo multicast. Cada grupo multicast tiene asociada una dirección de Internet; de esta forma, el emisor envía el mensaje a uno o varios grupos y, posteriormente, el mensaje llega a los procesos que están suscritos a dicho grupo (un proceso puede suscribirse a varios grupos a la vez).

En IPv4, las direcciones de tipo D están reservadas para multidifusión. Las direcciones IPv4 tienen 32 bits; las de tipo D son aquellas en las que los 4 bits más significativos son 1110 (rango: 224.0.0.0 a 239.255.255.255).

Subnetting (subneteado)

Subnetting: En el subnetting se toman bits del identificador del host (bits "prestados") para crear subredes. Con un solo bit prestado se generan dos subredes (0 y 1). Para obtener un mayor número de subredes se liberan más bits, lo que reduce el espacio disponible para direcciones de hosts.

Es importante remarcar que las direcciones IP de una subred y aquellas que pertenecen a otras subredes tienen la misma apariencia; por eso se utilizan las máscaras de subred. Si se envían paquetes destinados a Internet hacia la propia red, el router decide, mediante la máscara, a qué subred deben entregarse los datos. Al igual que las direcciones IPv4, las máscaras de red contienen 32 bits (4 bytes) y se representan en formato decimal punteado. Una típica máscara de subred podría ser: 255.255.255.128.

¿Qué son las TIC?

TIC (Tecnologías de la Información y la Comunicación): son tecnologías cuya base se centra en la informática, la microelectrónica y las telecomunicaciones, posibilitando nuevas formas de comunicación. Constituyen un conjunto de herramientas y recursos tecnológicos y comunicacionales que facilitan la emisión, el acceso y el tratamiento de la información en forma de texto, imágenes, sonido, etc. En todo proceso de comunicación existe la emisión de un mensaje; en el caso de las TIC, ese mensaje corresponde a datos e instrucciones enviados de un usuario a otro mediante un canal digital (hardware) y definido por un código (software).

Ejemplos

• Videojuegos: La evolución de las plataformas y la integración de conectividad, comunidades e inteligencia artificial impulsan nuevas formas de interacción.
• Servicios de mensajería instantánea: Permiten mantener a las personas en constante y rápido contacto.
• Comercio electrónico: Permite la interacción entre compradores y vendedores mediante tiendas virtuales y foros especializados.
• E-Gobierno: Una buena gestión de las TIC facilita la transparencia y el control social.
• Banca en línea: Permite realizar operaciones bancarias sin desplazarse a la sucursal.
• Búsqueda de información: Los buscadores median entre el usuario y el enorme volumen de información disponible.
• Correo electrónico: Permite enviar y recibir información variada y es el modo básico de comunicación en Internet.

NTIC, NTIT y variantes

NTIC: Nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación. Engloba herramientas relacionadas con la transmisión, procesamiento y almacenamiento digital de la información, así como los procesos y productos derivados de estas herramientas (hardware y software) en su uso educativo.

NTIT: Nuevas Tecnologías de la Información y la Telecomunicación. Agrupan los elementos y técnicas utilizados en el tratamiento y transmisión de información, especialmente en informática, Internet y telecomunicaciones.

NTICx: Nuevas Tecnologías de la Información y la Conectividad. Centran la atención en la base tecnológica de la sociedad de la información, incorporando conceptos resultantes de procesos de innovación y nuevos usos de las herramientas.

Características de las TIC

• Inmaterialidad: Crean información esencialmente inmaterial que puede trasladarse instantáneamente a grandes distancias.
• Interactividad: Permiten el intercambio de información entre el usuario y la computadora, adaptando recursos a las necesidades del usuario.
• Interconexión: Combinación de tecnologías que genera nuevas posibilidades (por ejemplo, la telemática, unión de informática y comunicaciones).
• Instantaneidad: Capacidad de transmitir información a larga distancia de forma muy rápida.
• Digitalización: La información se representa en un formato universal que permite transmitir sonidos, textos e imágenes por los mismos medios.
• Amplio alcance: Impacto cultural, económico, educativo y social a nivel global.
• Influencia en procesos: Mayor impacto sobre procesos (colaboración, creación colectiva de conocimiento) que sobre productos.
• Innovación: Las TIC impulsan la necesidad constante de innovación, especialmente en el ámbito social.

Web: evolución y versiones

Web 1.0: Rol principalmente de consumo: el usuario solo leía la información alojada en servidores. La navegación era básicamente textual y las consultas eran limitadas. Con HTML se mejoró la presentación, pero la interacción permanecía reducida.

Web 2.0: A partir del año 2000, la Web pasó a ser una plataforma colaborativa: los usuarios no solo leen, sino que también generan y publican contenido en blogs, foros, redes sociales y wikis.

Web 3.0: Se refiere a una web semántica en la que las páginas pueden relacionarse mediante metadatos que aportan valor a la información, mejorando la búsqueda al comprender el significado de los términos.

Modelos de servicio en la nube

• IaaS (Infrastructure as a Service): Infraestructura como servicio. Proporciona recursos físicos o virtuales (máquinas virtuales, almacenamiento, firewalls). Ejemplos: Google Compute Engine, OpenStack, Amazon EC2, Azure Virtual Machine.
• PaaS (Platform as a Service): Plataforma como servicio. Ofrece entornos para desarrollar, ejecutar y administrar aplicaciones sin gestionar la infraestructura subyacente. Ejemplos: OpenShift, Cloud Foundry, Heroku, Deis, Google App Engine.
• CaaS (Container as a Service): Contenedores como servicio. Ofrece entornos basados en contenedores para desplegar aplicaciones. Ejemplos: OpenStack Magnum, Docker Universal Control Plane.
• SaaS (Software as a Service): Software como servicio. El usuario accede a aplicaciones sin instalación local. Ejemplos: Facebook, Twitter, Netflix.
• FaaS (Functions as a Service): Funciones como servicio. Permite ejecutar funciones o fragmentos de código en la nube sin gestionar servidores; la facturación suele ser por uso efectivo.

Estos modelos facilitan el trabajo remoto y la escalabilidad, permitiendo usar recursos desde cualquier lugar y con dispositivos conectados inalámbricamente.

Partes de una computadora

Internas

• Placa madre (motherboard)
• CPU (Unidad Central de Proceso)
• Memoria RAM
• Tarjeta de vídeo
• Tarjeta de sonido
• Tarjeta de red
• Unidad de almacenamiento
• Fuente de alimentación
• Cables

Externas

• Gabinete o chasis
• Teclado
• Monitor
• Ratón (mouse)
• Disquetera (floppy)
• Lectora de DVD o Blu-Ray
• Altavoces
• Impresora y escáner
• Webcam
• Micrófono

Memoria RAM y ROM

Memoria RAM: Memoria volátil que almacena temporalmente los datos y programas en uso. La memoria de acceso aleatorio permite acceder a los datos en cualquier orden.

Memoria ROM: Read Only Memory. Es una memoria no volátil que almacena instrucciones y datos permanentes del sistema. Normalmente no es modificable por el usuario de forma directa, salvo mediante procedimientos específicos (por ejemplo, actualizaciones de firmware).

BIOS y CMOS

BIOS: Firmware almacenado en un chip de la placa base. Es el primer programa que se ejecuta al encender el equipo. Realiza el POST (power-on self-test), inicializa y prueba el hardware, y luego localiza y ejecuta el gestor de arranque o carga el sistema operativo. Además, proporciona una interfaz para configurar parámetros de hardware (por ejemplo, el mensaje "Presiona F2 para la configuración").

CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor): Cuando se realizan cambios en la configuración del BIOS, estos no se almacenan en el chip BIOS, sino en un pequeño chip de memoria fabricado con tecnología CMOS (a menudo incluye el reloj en tiempo real, RTC). La configuración almacenada suele ocupar una pequeña cantidad de memoria (por ejemplo, 256 bytes) e incluye información sobre unidades instaladas, fecha y hora, y la secuencia de arranque del sistema.

Sistemas operativos de red (NOS)

Sistemas Operativos de Red (NOS): Una red de computadoras es un conjunto de nodos y terminales conectados mediante dispositivos físicos y software que envían y reciben datos. El objetivo es compartir información, recursos y ofrecer servicios, asegurando la confiabilidad y disponibilidad de la información. Ejemplo: Internet.

NOS (Network Operating System): Software que permite la interconexión de computadoras para acceder a servicios y recursos compartidos (hardware y software).

Ejemplos: Microsoft Windows Server (NT, Server, Enterprise, etc.), distribuciones Linux para servidor (Ubuntu Server, Debian, Red Hat, SUSE, CentOS, etc.). Otros sistemas históricos en orden cronológico: CTSS (IBM 7090), Unix, VM/CMS, SUN.

VLAN y VPN

VLAN (Virtual LAN): Tecnología que permite crear redes lógicas independientes dentro de la misma red física.

Objetivo: Dividir una red en distintas subredes para usos y políticas diferentes.

Ventajas: Seguridad, segmentación, flexibilidad y optimización de la red. El tráfico entre VLANs puede controlarse mediante routers o switches de capa 3.

VPN (Virtual Private Network): Tecnología que crea una extensión segura de una red local (LAN) sobre una red pública (por ejemplo, Internet).

Objetivo: Conectarse remotamente a una red privada con seguridad y funcionalidad completa mediante una conexión virtual punto a punto.

Ventajas: Conexiones seguras en redes Wi‑Fi públicas, evitar censura, acceso seguro a servicios bancarios, compras seguras, teletrabajo, etc.

Redes según su cobertura geográfica

• LAN (Local Area Network): Red en un área reducida (casa, oficina, edificio). Ejemplo: una pequeña empresa.
• MAN (Metropolitan Area Network): Red que cubre áreas medianas como un barrio, universidad o campus.
• WAN (Wide Area Network): Redes de cobertura amplia que interconectan ciudades, países o continentes.
• SAN (Storage Area Network): Red especializada en almacenamiento de datos.

Bridge, Hub, Switch y Router

• HUB: Concentrador que extiende una LAN; funciona como repetidor compartiendo el mismo dominio de colisión.
• SWITCH: Interconecta segmentos de red y opera a nivel de enlace, reconociendo direcciones MAC y encaminando tramas al puerto adecuado, optimizando el rendimiento.
• ROUTER: Opera entre distintas redes; su función principal es encaminar paquetes (rutar). Determina si el destinatario está en la misma red o en otra.
• BRIDGE: Dispositivo que conecta segmentos de red y filtra el tráfico entre ellos; hoy en día muchas de sus funciones las realiza un switch.

Protocolos de red

La interconexión de computadoras se basa en múltiples protocolos de comunicación.

¿Qué es un protocolo? Es un conjunto de reglas y estándares que permiten a las redes "hablar el mismo idioma". Define procedimientos, formatos y restricciones para el intercambio de paquetes con datos entre dos o más sistemas.

Tipos y ejemplos de protocolos: TCP (Transmission Control Protocol) y IP (Internet Protocol) conforman la pila TCP/IP, que posibilita la comunicación en Internet. Otros protocolos asociados son:

• POP (Post Office Protocol): recepción de correo.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): envío de correo.
• HTTP (Hypertext Transfer Protocol): transferencia de páginas web.