Redes de Computadoras: Pilares de Conectividad y Protocolos Esenciales

Conceptos Fundamentales de Redes Informáticas

Exploramos los pilares de la conectividad digital, desde modelos de comunicación hasta dispositivos y protocolos esenciales.

El Modelo OSI: Estructura y Capas

El Modelo OSI (Open Systems Interconnection) es un marco conceptual que divide el proceso de transmisión de información entre equipos informáticos en siete capas. Cada capa se encarga de ejecutar una parte específica del proceso global, facilitando la estandarización y la interoperabilidad de los sistemas de red.

Protocolo TCP/IP: La Base de Internet

El protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) es el conjunto fundamental de protocolos que permite la comunicación en Internet y en muchas redes locales. Está formado por la unión de dos protocolos clave:

• IP (Internet Protocol): Se encarga del direccionamiento y enrutamiento de los paquetes de datos a través de la red. Para enviar un paquete a un nodo, es necesario conocer su dirección IP.
• TCP (Transmission Control Protocol): Opera a nivel de transporte y está orientado al control del flujo de datos y al establecimiento de conexiones fiables, asegurando que los paquetes lleguen en orden y sin errores.

Medios de Transmisión Inalámbricos (No Guiados)

Las redes de área local inalámbrica (WLAN) utilizan diversos medios de transmisión no guiados para la comunicación. Los cuatro tipos principales son:

1. Tecnología Wi-Fi: Basada en los estándares IEEE 802.11, permite la conexión inalámbrica de dispositivos a redes locales y a Internet.
2. Tecnología Bluetooth: Utilizada para la comunicación de corto alcance entre dispositivos, como auriculares, teclados o teléfonos móviles.
3. Infrarrojos: Emplea ondas de luz infrarroja para la transmisión de datos, generalmente en distancias muy cortas y con línea de visión directa (ej. mandos a distancia).
4. Microondas: Utilizadas para enlaces de comunicación de larga distancia, tanto terrestres como satelitales, debido a su capacidad para transportar grandes volúmenes de datos.

Componentes Clave de la Configuración de Red

Para que un equipo se conecte y funcione correctamente en una red, necesita varios parámetros de configuración:

Máscara de Subred

En una red, pueden crearse distintas subredes para organizar los equipos. La máscara de subred es un valor de 32 bits (separados en cuatro octetos) que se utiliza para diferenciar los equipos que pertenecen a la misma subred de una LAN, permitiendo al sistema determinar si una dirección IP está en la red local o en una externa.

Puerta de Enlace (Gateway)

La puerta de enlace o gateway es la dirección IP del dispositivo (generalmente un router) que permite a un ordenador comunicarse con otras redes fuera de su red local. Para que un ordenador se pueda comunicar con otro que no está en su misma subred, debe enviar los datos a la puerta de enlace.

DNS (Domain Name System)

El DNS (Domain Name System o Sistema de Nombres de Dominio) es un sistema fundamental en Internet que traduce nombres de dominio legibles por humanos (como "google.com") a direcciones IP numéricas (como "172.217.160.142"), que son las que las máquinas utilizan para comunicarse. Es similar a una "guía telefónica" de Internet, evitando que los usuarios tengan que recordar direcciones IP complicadas.

DHCP: Configuración Automática de Red

Las siglas DHCP significan Dynamic Host Configuration Protocol (Protocolo de Configuración Dinámica de Host). Es un protocolo de red que permite a los nodos (dispositivos) de una red obtener sus parámetros de configuración de red (como la dirección IP, máscara de subred, puerta de enlace y servidores DNS) de forma automática y dinámica, simplificando la administración de la red.

Interpretación de la Configuración IP (Comando ipconfig)

Para obtener la configuración de red de un equipo en sistemas Windows, se utiliza el comando ipconfig en la Consola de Comandos (o Símbolo del Sistema). A continuación, se explican los datos clave que se suelen observar:

• Dirección IPv4 (ej. 192.168.1.38): Es la dirección IP que el router asigna dinámicamente a tu dispositivo por un periodo de tiempo determinado.
• Puerta de Enlace Predeterminada (ej. 192.168.1.1): Corresponde a la dirección IP del router (gateway), el dispositivo que permite la comunicación con redes externas.
• Servidor DHCP (ej. 192.168.1.1): Es la dirección IP del servidor que asigna las direcciones IP dinámicamente. Frecuentemente, coincide con la dirección del router.
• Servidores DNS (ej. 80.58.61.250 y 80.58.61.254): Son las direcciones IP de los servidores DNS que el equipo utilizará para resolver nombres de dominio a direcciones IP.

Diferencia entre Switch y Hub

Aunque ambos son dispositivos de red utilizados para conectar múltiples equipos, su funcionamiento es fundamentalmente diferente:

• Un Switch es un dispositivo inteligente. Cuando recibe información, la envía solo al host al que va dirigida, utilizando la dirección MAC del destino. Esto reduce el tráfico innecesario en la red y mejora el rendimiento.
• Un Hub es un dispositivo pasivo o "tonto". Cuando recibe información, la reenvía a todos los ordenadores conectados a él, independientemente de cuál sea el destino final. Esto genera más colisiones y un menor rendimiento de la red.

Clases de Redes IP Principales

Tradicionalmente, las direcciones IP se clasificaban en diferentes categorías para gestionar su asignación. Las tres clases de redes IP principales son:

• Clase A
• Clase B
• Clase C

(Nota: Aunque estas clases aún se mencionan, el sistema de Classless Inter-Domain Routing - CIDR - es el método predominante hoy en día para la asignación de direcciones IP, ofreciendo mayor flexibilidad y eficiencia.)

Conexión y Cableado en Redes LAN

Una red LAN (Local Area Network) comúnmente utiliza una conexión Ethernet. Para ello, se emplean cables de par trenzado (como UTP, FTP o STP). Estos cables están compuestos por 8 hilos de cobre, trenzados en pares (2 a 2) para reducir las interferencias electromagnéticas. La conexión física de estos cables a los dispositivos de red se realiza mediante un conector RJ45.

Medio de Transmisión en Fibra Óptica

La fibra óptica utiliza la luz como medio de transmisión de datos. Los datos se convierten en pulsos de luz que viajan a través de finos hilos de vidrio o plástico, permitiendo velocidades de transmisión muy altas y en distancias mayores que los cables de cobre.

El Router: Interconexión de Redes

Un router o enrutador es un dispositivo de red fundamental que permite interconectar diferentes redes informáticas. Su función principal es dirigir los paquetes de datos entre estas redes, eligiendo la ruta más eficiente.

Un router típicamente tiene dos direcciones IP:

• Dirección IP Pública: Es la dirección visible desde Internet, asignada por el proveedor de servicios de Internet (ISP), y es la que identifica tu red al mundo exterior.
• Dirección IP Privada: Es la dirección que el router utiliza dentro de tu red local (LAN) para comunicarse con los dispositivos conectados a él.

Direcciones MAC e IP: Identificadores de Red

En el ámbito de las redes, existen dos tipos principales de identificadores para los dispositivos:

Dirección MAC (Media Access Control)

La dirección MAC es un identificador físico y único asignado a cada tarjeta de red (NIC) por el fabricante. Es un número de 48 bits (generalmente representado en formato hexadecimal) que opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI y es utilizado para la comunicación dentro de una red local.

Dirección IP (Internet Protocol)

La dirección IP es un identificador lógico que permite a un equipo ser identificado dentro de una red y comunicarse con otros dispositivos. Se compone de dos partes: una parte de red y una parte de host, cuya longitud puede variar. Las direcciones IP se expresan comúnmente como números de notación decimal, dividiendo los 32 bits de la dirección (en IPv4) en cuatro octetos.

Ejemplo de Dirección IP de Clase C: 192.168.0.34