Teoria

Parte Teórica (conceptos)

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1. base (fundamentos)

¿Qué son las redes?

Una red es un conjunto de dispositivos conectados entre sí que comparten información y recursos.
Los dispositivos dentro de una red se llaman nodos. Los nodos son puntos de conexión y pueden ser cualquier dispositivo capaz de conectarse a la red, como computadoras, teléfonos, impresoras o servidores.
El Internet es la red más grande del mundo, conectando millones de dispositivos alrededor del planeta.

Componentes de una red:

Nodo: Cualquier dispositivo conectado a la red.
Medio de transmisión: Puede ser cableado (como cables de cobre o fibra óptica) o inalámbrico (como Wi-Fi o Bluetooth).
Dispositivos de red: Facilitan el tráfico de información dentro de la red. Ejemplos incluyen routers, switches y puntos de acceso.
Protocolo: Conjunto de reglas y estándares que permite la comunicación entre dos dispositivos, asegurando que se entiendan correctamente.

Conceptos básicos de redes:

Cliente: Dispositivo que solicita servicios o información de otro dispositivo (el servidor).
Servidor: Dispositivo que ofrece servicios o información a otros dispositivos (clientes).
IP: Dirección única que identifica a cada dispositivo en la red.
Puerto: Punto de conexión dentro de un dispositivo que permite la comunicación de servicios específicos.
Protocolo: Reglas que regulan cómo se envía y recibe la información en la red.

Funciones principales:

Compartir recursos.
Comunicación.
Almacenamiento de datos.

2. Historia de las redes

Década de 1960 – Orígenes Se crean las primeras ideas de redes para compartir información entre computadoras.
ARPANET (1969): La primera red a gran escala, financiada por el Departamento de Defensa de EE. UU., conectaba universidades y laboratorios.
Objetivo: comunicación eficiente y compartir recursos informáticos.

**Década de 1970 – Protocolos y estandarización**

Se desarrolla TCP/IP: protocolo que permite que diferentes redes se comuniquen.
Se crean redes locales (LANs) para conectar computadoras dentro de una misma institución.

**Década de 1980 – Expansión**

Aparición de Ethernet: tecnología que facilita la comunicación en redes locales.
Nace Internet como red de redes, conectando múltiples LANs y WANs (redes de área amplia).

**Década de 1990 – Internet comercial**

La red se abre a fines comerciales y al público general.
Surge la World Wide Web (WWW) con navegadores web.
Popularización del correo electrónico y servicios de mensajería.

**Años 2000 en adelante – Redes modernas**

Expansión de Wi-Fi y redes móviles (3G, 4G, 5G).
Redes sociales, streaming y servicios en la nube transforman la forma de comunicarse.
Mayor enfoque en seguridad y privacidad.

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3. Modelos de redes

Los modelos ayudan a entender cómo funciona la comunicación entre dispositivos:

Modelo OSI (Open Systems Interconnection)

Divide la comunicación en 7 capas: Física: cables, señales eléctricas o de luz.
Enlace de datos: control de errores y transmisión entre nodos.
Red: direccionamiento y rutas (ej. IP).
Transporte: garantiza entrega correcta de datos (ej. TCP).
Sesión: mantiene la conexión entre aplicaciones.
Presentación: traduce datos (ej. cifrado, formato).
Aplicación: programas que usan la red (ej. navegador, correo).

### Modelo TCP/IP - Más práctico y usado en Internet. - Tiene **4 capas**: - **Acceso a red**: transmisión física de datos. - **Internet**: direccionamiento y enrutamiento (IP). - **Transporte**: comunicación confiable (TCP) o rápida (UDP). - **Aplicación**: servicios de red como HTTP, FTP, SMTP.

4. Tipos de redes según su alcance

LAN (Local Area Network): red local, p. ej., en una casa o escuela.
WAN (Wide Area Network): red de largo alcance, p. ej., Internet.
MAN (Metropolitan Area Network): cubre una ciudad.
PAN (Personal Area Network): dispositivos cercanos, p. ej., Bluetooth.

5. Arquitectura Cliente-Servidor

La arquitectura cliente-servidor es un modelo de diseño de sistemas en el que las tareas se distribuyen entre dos tipos de entidades: clientes y servidores.

Componentes principales:

Servidor: Es un equipo o programa que ofrece servicios o recursos a otros dispositivos. Ejemplo: un servidor web que envía páginas HTML.
Cliente: Es un equipo o programa que solicita servicios al servidor. Ejemplo: un navegador web que solicita páginas a un servidor.
Red: Medio que permite la comunicación entre cliente y servidor. Puede ser cableada (Ethernet) o inalámbrica (Wi-Fi).

Funcionamiento:

El cliente envía una solicitud al servidor.
El servidor procesa la solicitud.
El servidor envía una respuesta al cliente.

Ejemplo práctico: Cuando abres YouTube:

Tú navegador (cliente) pide un video.

Los servidores de YouTube lo envían.

Tú navegador reproduce el video.

### Ventajas: - Centralización de datos y control. - Facilita la administración y seguridad. - Escalabilidad: se pueden añadir más clientes sin cambiar el servidor.

Desventajas:

Sí el servidor falla, los clientes quedan sin servicio.
Requiere buena infraestructura para manejar muchos clientes.

6. Arquitectura de Red

La arquitectura de red describe cómo los dispositivos y servicios están organizados y conectados para comunicarse. La arquitectura cliente-servidor es un tipo de arquitectura de red, pero existen otros modelos, como peer-to-peer (P2P).

Tipos comunes de arquitectura de red:

Cliente-Servidor (como vimos): Un servidor central da servicios a múltiples clientes.

**Peer-to-Peer (P2P):**

Todos los dispositivos son iguales, pueden servir y pedir recursos.
Ejemplo: aplicaciones de torrents.

**Red en estrella:**

Todos los dispositivos están conectados a un hub o switch central.
Muy usado en redes locales (LAN).

**Red en malla:**

Cada dispositivo está conectado a varios otros dispositivos.
Alta confiabilidad y redundancia.

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7. Protocolos de red

Un protocolo de red es un conjunto de reglas y estándares que permiten que los dispositivos se comuniquen correctamente a través de una red.

Funciones principales de los protocolos:

Determinan cómo se envían los datos.
Definen cómo se reciben y verifican.
Aseguran que dispositivos distintos puedan entenderse.

Ejemplos de protocolos comunes:

Nota: Muchos protocolos trabajan **juntos en capas** según el modelo OSI o TCP/IP.

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8. Comunicaciones en Redes

La comunicación en redes es el proceso mediante el cual los dispositivos intercambian información siguiendo protocolos.

Tipos de comunicación:

Unicast: Comunicación de un dispositivo a otro específico.
Ejemplo: enviar un mensaje privado.

**Broadcast:**

Comunicación de un dispositivo a todos los dispositivos de la red.
Ejemplo: anuncios dentro de una red local.

**Multicast:**

Comunicación a un grupo específico de dispositivos.
Ejemplo: transmisión de video en vivo a varios usuarios.

### Medios de transmisión: - **Alámbricos:** Cable Ethernet, fibra óptica. - **Inalámbricos:** Wi-Fi, Bluetooth, redes móviles (4G/5G).

Procesos clave en la comunicación:

Codificación y empaquetado de datos (se forman los paquetes de información).
Transmisión por el medio (cable o aire).
Recepción y verificación de errores.
Entrega al dispositivo o aplicación correcta.

9. Protocolos de Aplicación

Los protocolos de aplicación son reglas que permiten a los programas o aplicaciones comunicarse a través de la red. Trabajan en la capa más alta de los modelos de red (OSI o TCP/IP).

Funciones principales:

Definen cómo las aplicaciones intercambian datos.
Permiten que diferentes programas se entiendan aunque sean de fabricantes distintos.
Usan protocolos de transporte como TCP o UDP para enviar los datos.

Ejemplos importantes:

Nota: Cada protocolo de aplicación funciona **encima de TCP o UDP** para garantizar que los datos lleguen correctamente.

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10. Direcciones IP

Una dirección IP (Internet Protocol) es un identificador único que permite que un dispositivo se comunique en una red. Funciona como una dirección postal para enviar información.

Tipos de direcciones IP:

IPv4: Formato: 192.168.1.10 (números de 0 a 255).
Ejemplo: 172.16.0.5
Tiene espacio limitado (~4.000 millones de direcciones).

**IPv6:**

Formato: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Diseñada para soportar millones de dispositivos más.

### Clases de direcciones IP (IPv4): - **Públicas:** Únicas en Internet, accesibles desde cualquier lugar. - **Privadas:** Usadas en redes locales, no accesibles directamente desde Internet. Ej: 192.168.0.0/16

Funciones de la IP:

Identificar dispositivos en la red.
Dirigir los paquetes de datos hacia el destino correcto.

Relación con los protocolos de aplicación:

Los protocolos de aplicación usan la IP para localizar a los dispositivos y el puerto para identificar la aplicación dentro de ese dispositivo.

Ejemplo práctico:

Quiero abrir un sitio web: Mi navegador usa HTTP/HTTPS (protocolo de aplicación).

Se conecta a la IP del servidor web (dirección IP).

Los datos llegan gracias a TCP/IP.