¶ Comunicación
El origen de los ordenadores en red se remonta a la década de 1960. El primer indicio de redes de comunicación fue de tecnología telefónica y telegráfica. En 1940 se transmitieron datos desde la Universidad de Darmouth, en Nuevo Hampshire, a Nueva York. Sin embargo, las redes informáticas tal y como las conocemos hoy en día empezaron con el desarrollo de ARPANET a finales de la década de los 60’s. Este desarrollo culminó en 1969 con la primera transferencia de datos entre dos ordenadores situados a más de 600km de distancia. Antes de ese momento, existían redes de proveedores de ordenadores diseñadas principalmente para conectar terminales o estaciones de trabajo remotas a un ordenador central.
En cuanto a los sistemas operativos que soportaban el trabajo en red, los primeros sistemas operativos de red surgieron en la década de los 80 para permitir una conexión remota y un manejo de recursos en redes de ordenadores. Algunos de los sistemas operativos de red más conocidos incluyen Novell Netware, LAN Manager, Windows Server, UNIX, Linux, LANtastic, entre otros. Estos sistemas operativos de red proporcionaban varios servicios a los ordenadores que se conectaban a él (clientes), como compartir recursos y archivos, permitir el acceso remoto al sistema o a otro ordenador, y distribuir tareas y funciones entre varios ordenadores para que se finalicen antes. En la actualidad, todos los sistemas operativos para ordenador se pueden considerar sistemas operativos en red.
Los sistemas operativos con capacidades de comunicación en red son plataformas diseñadas para administrar y facilitar la conectividad y el intercambio de recursos en entornos de red. Estos sistemas permiten la gestión centralizada de usuarios, recursos y servicios en redes locales (LAN) o distribuidas (WAN). A continuación, se presenta un resumen de algunos de los principales sistemas operativos de red:
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Novell NetWare
Descripción: Uno de los primeros sistemas operativos de red ampliamente adoptados, popular en los años 80 y 90.
Características clave:
Altamente eficiente para compartir archivos e impresoras.
Utilizaba el protocolo IPX/SPX.
Gestionado a través de un entorno basado en comandos y herramientas administrativas como NDS (Novell Directory Services).
Estado actual: Obsoleto, reemplazado en gran parte por sistemas modernos como Linux o Windows Server. -
LAN Manager
Descripción: Desarrollado por Microsoft y 3Com, proporcionaba servicios básicos para redes pequeñas.
Características clave:
Compatible con el protocolo NetBIOS/SMB para el intercambio de archivos e impresoras.
Servía como base para sistemas posteriores como Windows NT.
Estado actual: Obsoleto. -
Windows Server
Descripción: Una evolución de los sistemas basados en Windows NT, ampliamente utilizado en entornos empresariales.
Características clave:
Ofrece servicios como Active Directory para la gestión de usuarios y políticas.
Compatible con protocolos estándar como TCP/IP.
Soporta virtualización, seguridad avanzada y almacenamiento en la nube.
Estado actual: Vigente, con versiones modernas como Windows Server 2022. -
UNIX
Descripción: Sistema operativo multiusuario y multitarea, con una arquitectura robusta para redes.
Características clave:
Gran compatibilidad con protocolos estándar de red (TCP/IP).
Base para muchos sistemas modernos (incluido Linux).
Escalable y confiable en servidores de alto rendimiento.
Estado actual: Vigente en variantes comerciales como AIX, HP-UX y Solaris. -
Linux
Descripción: Sistema operativo basado en UNIX, con código abierto y altamente flexible.
Características clave:
Soporta una amplia gama de servicios de red, como servidores web, FTP, DNS y más.
Compatible con múltiples distribuciones (Ubuntu, CentOS, Debian, Red Hat).
Utilizado tanto en servidores como en dispositivos de red.
Estado actual: Muy popular y ampliamente adoptado. -
LANtastic
Descripción: Un sistema operativo de red diseñado para redes pequeñas.
Características clave:
Fácil de configurar y operar.
Permite compartir recursos entre estaciones de trabajo sin necesidad de un servidor dedicado.
Estado actual: Obsoleto, eclipsado por soluciones más modernas como Windows Server y Linux. -
Otros sistemas destacados
MacOS Server: Orientado a redes Apple, ofrece servicios como gestión de dispositivos y archivos.
FreeBSD: Variante de UNIX altamente confiable y utilizada en servidores y sistemas de red.
OpenVMS: Sistema multiusuario y multitarea, enfocado en alta disponibilidad y seguridad.
¶ El objetivo será conectar equipos de procesamiento (hosts) a través de algún medio de comunicación.
- Hardware: tarjetas de red, switches, routers, cables de red, …
- Software.
- Capas bajas: sistema operativo
- Capas altas: cliente de correo, navegador web, cliente ftp, …
- Protocolos. Normas que regulan la comunicación.
¶ Elementos de una comunicación:
- Fuente: información original
- Emisor: quien transforma la fuente en un mensaje mediante un código
- Receptor: quien recibe el mensaje.
- Mensaje: información ya transformada en código.
- Canal: medio físico por el que discurre el mensaje.
- Código: sistema de símbolos y reglas.
- Ruido: fenómenos físicos que distorsionan la comunicación.
- Redundancia: sobreinformación que se incorpora a un mensaje para poder recuperar la información en caso de ruido.
¶ TCP/IP
El TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) es un conjunto de protocolos de comunicación que constituye la base de Internet y redes similares. Permite la transmisión de datos entre dispositivos conectados, independientemente de las diferencias en el hardware o sistemas operativos. A menudo, se le llama suite de protocolos TCP/IP porque incluye múltiples protocolos, siendo TCP e IP los más importantes.
¶ ¿Qué es TCP/IP?
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TCP (Transmission Control Protocol): Responsable de garantizar una transmisión confiable de datos. Divide los datos en paquetes, los envía y asegura que lleguen completos y en el orden correcto.
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IP (Internet Protocol): Se encarga de direccionar y enrutar los paquetes de datos para que lleguen a su destino, utilizando direcciones IP únicas para identificar dispositivos en la red.
¶ ¿Cómo funciona?
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Preparación de los datos (Aplicación):
- Una aplicación genera datos (por ejemplo, un correo electrónico o una página web). Estos datos se empaquetan y se preparan para su transmisión.
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Fragmentación y encapsulación (TCP):
- TCP divide los datos en pequeños segmentos o paquetes.
- A cada paquete se le asigna un número de secuencia para que puedan ser reensamblados en el orden correcto al llegar al destino.
- TCP también añade información de control para detectar errores o retransmitir paquetes si es necesario.
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Enrutamiento (IP):
- Los paquetes pasan al nivel IP, donde se les asigna la dirección IP del dispositivo de destino y la del remitente.
- Se establece la ruta óptima para que los paquetes lleguen al destino.
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Transmisión (Red física):
- Los paquetes se envían a través de la red, pasando por routers y otros dispositivos que los encaminan hacia su destino.
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Recepción y verificación:
- Al llegar, los paquetes son reensamblados por TCP usando los números de secuencia.
- TCP verifica que todos los paquetes hayan llegado correctamente. Si falta alguno, se solicita su retransmisión.
- Finalmente, los datos completos se entregan a la aplicación de destino.
¶ Capas del modelo TCP/IP
TCP/IP está compuesto por cuatro capas, cada una responsable de tareas específicas:
- Capa de Aplicación: Donde interactúan las aplicaciones (HTTP, FTP, SMTP, etc.).
- Capa de Transporte: Maneja la comunicación entre dispositivos (TCP o UDP).
- Capa de Internet: Gestiona el direccionamiento y el enrutamiento (IP).
- Capa de Acceso a Red: Se encarga de la transmisión física de los datos a través de cables, Wi-Fi, etc.
¶ Ejemplo práctico:
- Al abrir una página web:
- Tu navegador (capa de aplicación) envía una solicitud HTTP.
- TCP (capa de transporte) divide la solicitud en paquetes.
- IP (capa de Internet) se encarga de direccionar los paquetes a través de Internet hasta el servidor.
- El servidor responde, y los datos viajan de regreso a tu navegador, donde se ensamblan y se muestran.
Este sistema hace posible que millones de dispositivos diferentes se comuniquen en Internet de manera eficiente y confiable.
¶ TCP/IP. Ethernet.
A nivel de programación la capa Ethernet es la menos interesante y la MAC (Media Access Control) como identificador único sería lo más interesante.
Windows: ipconfig /all
Linux: ip addr
¶ TCP/IP. Capa IP.
Dirección IP: es la que identifica la numeración virtual que se le da a un dispositivo.
- IP v4: 32 bits.
- IP v6: 128 bits.
Tabla de clases de redes:
- Clase A: Rango de 1.0.0.0 a 126.0.0.0 con máscara /8 (255.0.0.0). Los primeros 8 bits pertenecen a la red y los demás al host.
- Clase B: Rango de 128.0.0.0 a 191.255.0.0 con máscara /16 (255.255.0.0). Los primeros 16 bits pertenecen a la red y los demás al host.
- Clase C: Rango de 192.0.0.0 a 223.255.255.0 con máscara /24 (255.255.255.0). Los primeros 24 bits pertenecen a la red y los demás al host.
- Clase D: Rango de 224.0.0.0 a 239.255.255.255. Esta clase está reservada para Multicast1.
- Clase E: Rango de 240.0.0.0 a 255.255.255.255. Esta clase está reservada1.
Es importante mencionar que el rango 127.0.0.0/8 (de 127.0.0.0 a 127.255.255.255) está reservado para pruebas de bucle cerrado.
Concepto de máscara. Nos indica que bits se refieren a la red y cuales al host.
En esta capa tenemos muchos protocolos de control, algunos de ellos:
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ICMP: El Protocolo de Control de Mensajes de Internet (ICMP) es parte del conjunto de protocolos IP. Se utiliza para enviar mensajes de error e información operativa, por ejemplo, cuando un host no puede ser localizado o cuando un servicio solicitado no está disponible. ICMP es un protocolo autónomo, aunque los diferentes mensajes están incluidos en paquetes IP tradicionales. Los mensajes ICMP se envían a la dirección IP de origen del paquete.
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IPsec (Internet Protocol Security): es un conjunto de protocolos que se utilizan para asegurar las comunicaciones sobre el Protocolo de Internet (IP) autenticando y/o cifrando cada paquete IP en un flujo de datos. IPsec también incluye protocolos para el establecimiento de claves de cifrado. Los protocolos de IPsec actúan en la capa de red, la capa 3 del modelo OSI. Esto hace que IPsec sea más flexible, ya que puede ser utilizado para proteger protocolos de la capa 4, incluyendo TCP y UDP. IPsec está implementado por un conjunto de protocolos criptográficos para asegurar el flujo de paquetes, garantizar la autenticación mutua, y establecer parámetros criptográficos. La arquitectura de seguridad IP utiliza el concepto de asociación de seguridad (SA) como base para construir funciones de seguridad en IP. IPsec es seguro porque añade encriptación y autenticación al proceso de enrutamiento de IP. La encriptación es el proceso de ocultar información al alterar matemáticamente los datos para que parezcan aleatorios. IPsec es a menudo utilizado para configurar VPNs (Redes Privadas Virtuales) y funciona al encriptar los paquetes IP, además de autenticar la fuente de donde proceden los paquetes. Las VPN permiten acceder e intercambiar datos confidenciales de forma segura en una infraestructura de red compartida, como la Internet pública.
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IGMP: El Protocolo de Gestión de Grupos de Internet (IGMP) es un protocolo que permite que varios dispositivos compartan una dirección IP para que todos puedan recibir los mismos datos. IGMP es un protocolo en la capa de red que se utiliza para configurar la multidifusión en las redes que utilizan el protocolo de Internet versión 4 (IPv4). En concreto, IGMP permite que los dispositivos puedan unirse a un grupo de multidifusión. La multidifusión es cuando todo un grupo de dispositivos recibe los mismos mensajes o paquetes. La multidifusión funciona al compartir una dirección IP entre varios dispositivos. Cualquier tráfico de red dirigido a esa dirección IP llegará a todos los dispositivos que compartan la dirección IP, en lugar de a un único dispositivo. IGMP utiliza direcciones IP reservadas para la multidifusión. Las direcciones IP de multidifusión están en el rango entre 224.0.0.0 y 239.255.255.255. No utiliza un protocolo de la capa de transporte como TCP o UDP.
Pero hay dos que hay que tener en consideración:
- DHCP: Asigna una IP de forma dinámica a un host.
- DNS: Asocian nombre de dominios a direcciones IP.
¶ TCP/IP. Capa TCP/UDP.
La capa de transporte tiene dos grandes protocolos:
TCP. Orientado a conexión. Necesita una sincronización inicial y final, así como un intercambio de datos. es un protocolo confiable, si algún paquete se pierde se puede retransmitir.
UDP. No orientado a conexión permite el envío de datagramas sin que se haya establecido una conexión previa. No existe confirmación de recepción. Se utiliza para la emisión de vídeo (streaming), telefonía IP, servidores de juegos donde lo importante es la velocidad más que la perdida de paquetes.
El elemento principal de esta capa es el puerto de red (port).
¶ TCP/IP. Sockets.
Se trata de la combinación de una IP + puerto, … junto con un buffer, mecanismos de interrupción en el sistema operativo.
- WebSoocket: Funciona sobre los puertos 80 y 443 sobre una conexion TCP.
- Stream sockets: Orientados a conexión con protocolo TCP, SCTP o DCCP.
- Datagram sockets: Los no orientados a conexión que usan UDP.
- Raw sockets: Envía información sin un protocolo específico o bien protocolos de de control como ICMP o de enrutamiento IGMP, OSPF, …
Arquitectura cliente servidor:
SERVIDOR. Proceso que se encuentra a la escucha desde una IP y un puerto (MySQL IP + 3306).
CLIENTE.Proceso que inicia la comunicación (Heidi)
¶ TCP/IP. Capa de Aplicaciones.
Ejemplos de aplicaciones servidor:
- DHCP
- DNS
- HTTP
- Telnet (23)
- SSH (22)
- FTP
- SMTP
- POP
- MySQL (3306)
- etc.
Aplicaciones cliente:
- Heidi
- Outlook
- Chrome
Práctica:
Instalar Telnet en windows o linux es un protocolo obsoleto, muy inseguro pero que se utiliza como herramienta para comprobar servicios abiertos en servidores.
Características Windows -> Buscar Telenet e instalar
Conectar mediante telnet a distintos servidores:
telnet google.com 80
HTTP/1.0 400 Bad Request
Content-Length: 54
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Date: Thu, 11 Jan 2024 18:10:18 GMT
<html><title>Error 400 (Bad Request)!!1</title></html>
Se ha perdido la conexión con el host.