INFORME ACERCA DE LAS REDES - IP , DNS MÁSCARA DE SUBRED, PUERTA DE ENLACE (GATEWAY), PROTOCOLO TCP/IP ¿QUÉ ES UNA RED? En informática, se entiende por red (usualmente red informática o red de computadoras) a la interconexión de un número determinado de computadores (o de redes, a su vez) mediante dispositivos alámbricos o inalámbricos que, mediante impulsos eléctricos, ondas electromagnéticas u otros medios físicos, les permiten enviar y recibir información en paquetes de datos, compartir sus recursos y actuar como un conjunto organizado. Las redes cuentan con procesos de emisión y recepción de mensajes, así como de una serie de códigos y estándares que garantizan su comprensión por los computadores conectados a la red (y no por cualquier otro). A dichos estándares de comunicación se los conoce como protocolos, y el más común de ellos actualmente es el TCP/IP. La construcción de una red permite administrar una comunicación interna, compartir la ejecución de programas o el acceso a Internet, e incluso la administración de periféricos como impresoras, escáneres, etc. Este tipo de sistemas de enjambre sostienen actualmente muchos de los procesos de administración y procesamiento de información en nuestros días, como son las redes de telecomunicaciones, la Internet o las diversas Intranet empresariales o de organizaciones varias. La aparición de las redes revolucionó el modo de comprender la informática y abrió un nuevo campo dentro de esta disciplina para atender las necesidades de mejoría, seguridad y operatividad de la comunicación informática. Tipos de red Las redes WAN tienen mayor tamaño y alcance, como las redes globales o Internet. Las redes se clasifican atendiendo a sus dimensiones en: LAN. Local Area Network (en inglés: “Red de Área Local”). Son las redes de menor envergadura, como las que podemos instalar en nuestro departamento. MAN. Metropolitan Area Network (en inglés: “Red de Área Metropolitana”). Se trata de redes de tamaño mediano, óptimas para un campus universitario o el edificio de una biblioteca o empresa de varios pisos, incluso para una porción de una ciudad. WAN. Wide Area Network (en inglés: “Red de Área Amplia”). Aquí entran las redes de mayor tamaño y alcance, como las redes globales o como Internet. Las redes también se pueden clasificar según el método físico que emplean para la conexión, de la siguiente manera: Medios guiados. Redes que enlazan las máquinas mediante sistemas físicos de cables: par trenzado, coaxiales o fibra óptica. Tiene la ventaja de ser más veloz, al no tener tanto ruido, pero ser menos cómodas y prácticas. Redes de medios no guiados. Redes que establecen la conexión mediante sistemas dispersos y de alcance de área: ondas de radio, señal infrarroja o microondas, como los sistemas satelitales y el Wifi. Son un poco más lentas pero mucho más cómodas y prácticas. Topología de red Existen tres modelos de topología u ordenamiento de una red: Redes en bus. También llamadas lineales, tienen un servidor a la cabeza de una línea sucesiva de clientes, y cuentan con un único canal de comunicación denominado bus o backbone. Redes en estrella. Cada computador posee una conexión directa con el servidor, que se halla en el medio de todas. Cualquier comunicación entre los clientes deberá pasar primero por el servidor. En anillo. También llamadas circulares, conectan a los clientes y al servidor en un circuito circular, aunque el servidor mantiene su jerarquía sobre el sistema. Elementos de una red Para instalar una red informática se necesitan los siguientes elementos: Hardware. Dispositivos y máquinas que permiten el establecimiento de la comunicación, como son tarjetas de red, módems y enrutadores, o antenas repetidoras en caso de ser inalámbricas. Software. Programas requeridos para administrar el hardware de comunicaciones, como es el Sistema Operativo de Redes (de siglas NOS: Network Operating System), y los protocolos de comunicación como TCP/IP. Servidores y clientes. Los servidores procesan el flujo de datos de la red, atendiendo a las peticiones de los demás computadores de la red denominados clientes o estaciones de trabajo. Estos permiten a los usuarios el acceso a la información de manera individual, compartiendo los recursos administrados por el servidor. Medios de transmisión. Esto alude al cableado o a las ondas electromagnéticas que, según sea el caso, sirven de medio a la comunicación del mensaje. ¿QUÉ ES UNA DIRECCIÓN IP: DEFINICIÓN Y EXPLICACIÓN ¿Qué es una dirección IP? «Dirección IP» significa «dirección del Protocolo de Internet». Este protocolo es un conjunto de reglas para la comunicación a través de Internet, ya sea el envío de correo electrónico, la transmisión de vídeo o la conexión a un sitio web. Una dirección IP identifica una red o dispositivo en Internet. Para poder conectarse, los dispositivos necesitan un modo de identificarse. Los protocolos de Internet gestionan el proceso de asignar a cada dispositivo su propia dirección IP. (Los protocolos de Internet hacen más cosas, como redirigir el tráfico de los datos). De este modo resulta sencillo ver qué dispositivos en Internet envían, solicitan y reciben qué información. Cada dispositivo conectado a Internet cuenta con una dirección IP. Las direcciones IP son como los números de teléfono y tienen el mismo propósito. Cuando se pone en contacto con alguien, su número de teléfono identifica quién es usted y asegura a la persona que responde que es quien dice ser. Las direcciones IP hacen exactamente lo mismo cuando está en línea. Hay dos tipos de direcciones IP: IPv4 e IPv6. Es fácil reconocer la diferencia si echamos cuentas. Las direcciones IPv4 constan de una serie de cuatro números que van del 0 (excepto el primero) al 255, separados del siguiente por un punto. Por ejemplo, 5.62.42.77. Las direcciones IPv6 se representan mediante ocho grupos de cuatro dígitos hexadecimales. Estos grupos quedan separados por el signo de dos puntos. Una dirección IPv6 típica tiene este aspecto: 2620:0aba2:0d01:2042:0100:8c4d:d370:72b4. Las partes de su dirección IP Una dirección IP tiene dos partes: el ID de red, compuesto por los tres primeros números de la dirección, y un ID de host, el cuarto número del grupo. Por tanto, en su red doméstica, que tal vez conozca como 192.168.1.1, «192.168.1» es el ID de red y el número final (.1, .2, .3, etcétera) es el ID de host. El ID de red es exactamente lo que el nombre sugiere: una indicación de la red en la que se encuentra el dispositivo. El ID de host se refiere al dispositivo específico en esa red. (Normalmente el router es el .1 y a los dispositivos subsiguientes se les asigna .2, .3, etcétera). Debido a esta especificidad del dispositivo, es posible enmascarar la propia dirección IP frente al mundo exterior mediante una red privada virtual (VPN). Cuando se utiliza una VPN, se evita que la red externa revele su dirección. IPv4 data de comienzos de la década de 1980, cuando Internet era una red privada de uso militar. IPv4 permite asignar un total de 4300 millones de direcciones, lo que puede parecer muchísimo. Sin embargo, a causa de todos los equipos, smartphones y tabletas que hay conectados a Internet, por no hablar de los dispositivos IoT, nos hemos quedado sin direcciones IPv4. De hecho, esto empezó a suceder en la década de 1990. Gracias a ingeniosos trucos técnicos hemos podido ir tirando. La Internet Engineering Task Force (IETF), que diseña las tecnologías subyacentes de Internet, desarrolló IPv6 hace una década. Tiene un total potencial de 340 decillones de direcciones (eso es el número 340 seguido de 36 ceros), lo que significa que, en teoría, jamás se agotarán. Poco a poco va reemplazando a IPv4, pero, de momento, ambos coexisten. Direcciones IP públicas frente a locales Hay dos tipos de direcciones IP: las externas, o públicas, y las internas, también denominadas locales o privadas. Su proveedor de servicios de Internet (ISP), la gente a la que paga por conectarse, le da la dirección externa. Cuando navega, el sitio receptor necesita saber quién se está conectando (para poder supervisar el tráfico); su dirección IP externa es el modo en que el ISP lo presenta al sitio. En contraposición, dispone de una dirección IP diferente para propósitos internos, como identificar sus dispositivos dentro de una red doméstica o una oficina. La dirección IP local o interna se la asigna al equipo el router, que es el hardware que conecta una red local a Internet. En la mayoría de los casos, dicha dirección IP interna la asigna automáticamente el router (o el módem de cable). Esto es lo importante: Con toda probabilidad, tendrá una dirección IP interna distinta de la que tiene en el Internet público. La dirección IP local representa al dispositivo dentro de su red, mientras que la dirección IP pública es el rostro de su red de cara a Internet. ¿Cómo funcionan las direcciones IP? El servicio postal utiliza la dirección física como marcador de la ubicación de una persona, residencia o empresa en el mundo real. Se usa para redirigirle las cartas. Es el lugar donde reside. Permite a los demás encontrarlo. Todas estas descripciones se aplican a una dirección IP, aunque en el ámbito digital. Una dirección IP es el lugar donde reside un equipo... en sentido virtual, no de coordenadas GPS. La dirección IP puede identificar su propio equipo, un sitio web favorito, un servidor de red e incluso un dispositivo (como una cámara web). Las direcciones IP son especialmente importantes para enviar y recibir información. Redirigen el tráfico de Internet allí donde es necesario y le envían el correo electrónico a su bandeja de entrada. Esto es lo que debe recordar: Todo dispositivo activo en Internet tiene una dirección IP. Primero, TCP/IP... Las direcciones IP son solo una parte de la arquitectura de Internet. Después de todo, contar con una dirección postal para su casa no sirve de nada si no hay una estafeta de correos que le lleve las cartas. En términos de Internet, IP es una parte de TCP/IP. El Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet (TCP/IP) es un conjunto de reglas y procedimientos para conectar dispositivos a través de Internet. TCP/IP especifica cómo se intercambian los datos: Los datos se dividen en paquetes y se pasan a lo largo de una cadena de routers desde el origen hasta el destino. Esta es la base fundamental de la conectividad a Internet. TCP define el modo en que las aplicaciones se comunican a través de la red. Gestiona cómo un mensaje se divide en una serie de paquetes menores que, a continuación, se transmiten a través de Internet y se reensamblan en el orden correcto en la dirección de destino. La parte IP del protocolo define cómo se dirige cada paquete para asegurarnos de que llega al destino correcto. Cada equipo de la red que actúa como puerta de enlace comprueba esta dirección IP para determinar dónde redirige un mensaje. Cómo se asignan las direcciones IP: dinámicas frente a estáticas Las direcciones IP pueden ser permanentes (estáticas) o temporales (dinámicas). La diferencia entre las direcciones IP estáticas y las dinámicas es que, mientras que las primeras no cambian nunca, las segundas pueden hacerlo (y lo hacen). Las direcciones estáticas las utilizan principalmente empresas, ya que sus sitios y aplicaciones web deben estar accesibles en todo momento y de manera fiable. Por el contrario, su dirección IP doméstica no tiene por qué ser siempre la misma, ya que solo la necesita cuando utiliza Internet. En casi todos los casos, el proveedor de servicios de Internet configurará su dirección IP como dinámica. Aunque no es probable que su dirección IP cambie a menudo, es posible que reciba una nueva del ISP cada vez que reinicie el equipo. Lo mismo vale para los routers domésticos inalámbricos y su portátil, tableta o smartphone. Los dispositivos podrían recibir una nueva dirección cada vez que reinicie el router. El único inconveniente real de las direcciones dinámicas es que no es posible encontrar un equipo determinado de forma fiable. Por ejemplo, esto dificulta el funcionamiento de un servidor web en su casa, ya que la dirección podría cambiar y nadie sería capaz de encontrarlo. Si desea montar un servidor, muchos ISP le permiten optar a una conexión empresarial con una dirección estática. El viaje de un paquete Cada vez que visita un sitio web, la información pasa por una compleja serie de aros ocultos a través de grandes enrutadores de la red troncal. Puede verlo como un sistema de autopistas integrado. Una visita a un sitio web podría hacerle pasar por más de una decena de aros, todo ello de forma casi instantánea y en segundo plano. Los datos viajan por Internet en una serie de paquetes, de un modo que podríamos asemejar a una fila de personas que se va pasando cubos de agua durante un incendio. Todo en Internet se divide en paquetes, ya sea la transmisión de un mensaje de correo electrónico, la carga de un sitio web con un navegador o un vídeo que no deja de cortarse. Absolutamente todo. Lo mejor de todo es que, normalmente, no es necesario que sepa cómo funciona. Uno de los mejores aspectos del diseño de Internet es que esta estructura permanece prácticamente invisible para los usuarios normales. Cada paquete tiene un tamaño máximo de 1500 bytes e incluye un contenedor con un encabezado y un pie de página. La información del contenedor comunica el tipo de datos del paquete, de dónde procede, adónde va y cómo se encaja con los demás paquetes. Los paquetes viajan en una transmisión, pero no es necesario que todos ellos tomen el mismo camino exacto. Si Internet está congestionado, distintos paquetes del mismo mensaje (un correo electrónico, por ejemplo) podrían pasar por distintos enrutadores. A medida que llegan los paquetes, el equipo receptor los reensambla para obtener los datos originales (y finales). Esta es una de las razones por las que son tan importantes las direcciones IP. Como cada paquete incluye la dirección IP de su origen y su destino, Internet puede asegurarse de que toda la información llega donde corresponde. ¿QUÉ ES UN SERVIDOR DNS? Un servidor DNS (Domain Name System - Sistema de nombres de dominio) es un servidor que traduce nombres de dominio a IPs y viceversa. En las redes TCP/IP, cada PC dispone de una dirección IP para poder comunicarse con el resto de PCs. Es equivalente a las redes de telefonía en las que cada teléfono dispone de un número de teléfono que le identifica y le permite comunicarse con el resto de teléfonos. Trabajar con direcciones IP es incómodo para las personas, ya que requeriría conocer en todo momento las direcciones IP de los equipos a los que queremos conectarnos. En su lugar utilizamos nombres de dominio que son más fáciles de recordar y utilizar como por ejemplo www.google.es, www.educacion.gob.es, etc... Cada equipo y cada servidor conectado a Internet, dispone de una dirección IP y de un nombre perteneciente a un dominio. Internamente, la comunicación entre los PCs se realiza utilizando direcciones IP por eso es necesario algún sistema que permita, a partir de los nombres de los PCs, averiguar las direcciones IPs de los mismos. Ejemplo, cuando queremos acceder a la página web del Ministerio de Educación, en la barra de direcciones del navegador escribimos: http://www.educacion.gob.es Nuestro PC tendrá que averiguar cual es la IP correspondiente a www.educacion.gob.es y una vez que ha averiguado que su IP es 193.147.0.112, se conecta con el servidor para adquirir la página web principal y mostrarla al usuario. Si en el navegador escribimos: http://193.147.0.112 Ahorraremos el paso de averiguar la IP y directamente nos mostrará la página web del Ministerio de Educación. Un servidor DNS es un servidor que permite averiguar la IP de un PC a partir de su nombre. Para ello, el servidor DNS dispone de una base de datos en la cual se almacenan todas las direcciones IP y todos los nombres de los PCs pertenecientes a su dominio. No existe una base de datos única donde se almacenan todas las IPs existentes en el mundo, sino que cada servidor almacena las IPs correspondientes a su dominio. Los servidores DNS están dispuestos jerárquicamente de forma que cuando nuestro servidor más inmediato no puede atender nuestra petición, éste la traslada al DNS superior. En el proceso de resolución de un nombre, hay que tener en cuenta que los servidores DNS funcionan frecuentemente como clientes DNS, consultando a otros servidores para resolver completamente un nombre consultado. Servidores DNS En este curso configuraremos un servidor DNS local. Las entradas existentes en nuestro DNS no serán visibles en Internet solamente servirán a los equipos de nuestra red local. De esta forma, cuando un usuario de nuestra red intente acceder a un recurso local, podrá utilizar nombres en lugar de direcciones IP. Si el usuario desea acceder fuera de nuestra red local a algún recurso en Internet, el DNS local nunca podrá llevar a cabo dicha resolución y se la traslada al siguiente servidor DNS (que sí estará en Internet) en su jerarquía de servidores DNS, hasta que la petición sea satisfecha. Con servidor DNS en nuestra red local, si hacemos un ping a un PC cuyo nombre es "equipo10" y cuya IP es 192.168.0.40; podemos lanzar el comando "ping" indistintamente contra dicha IP o contra el nombre del equipo en el dominio: ping 192.168.0.40 ping equipo10.micentro.edu En ambos casos obtendremos respuesta. Esto es muy útil cuando las estaciones de trabajo reciben su IP por DHCP ya que puede ocurrir que desconozcamos la IP que tiene cierto equipo pero sí conocer su nombre en el dominio, que será invariable. Otro ejemplo donde el servidor DNS tomará protagonismo será cuando deseemos acceder a un servidor web instalado en nuestro servidor; si hemos denominado al sitio web como "www", podremos introducir en el DNS una entrada que identifique "www" como 192.168.0.220 (dirección IP de nuestro servidor web), de modo que cuando introduzcamos la URL "www.micentro.edu" accederemos a nuestro servidor web. Lo mismo sería aplicable al servidor ftp o cualquier otro servicio. Antes de comenzar con los procesos de instalación y configuración de nuestro DNS, vamos a definir algunos términos que utilizaremos a lo largo de dicho proceso. Zona de Búsqueda Directa: Las resoluciones de esta zona devuelven la dirección IP correspondiente al recurso solicitado. Realiza las resoluciones que esperan como respuesta la dirección IP de un determinado recurso. Zona de Búsqueda Inversa: Las resoluciones de esta zona buscan un nombre de equipo en función de su dirección IP; una búsqueda inversa tiene forma de pregunta, del estilo "¿Cuál es el nombre DNS del equipo que utiliza la dirección IP 192.168.0.20?". Reenviador DNS: Servidor DNS designado por otros servidores DNS internos para su uso en consultas para resolver nombres de dominio DNS externos o fuera del dominio local. Linux dispone de varios paquetes de software que permiten poner en marcha un servidor DNS. En este capítulo hablaremos de dos de ellos: el paquete dnsmasq que es un sencillo servidor DNS ideal para redes pequeñas como las que podemos encontrar en los centros educativos y el paquete bind que es un completo servidor DNS utilizado por muchos servidores DNS en Internet. ¿QUÉ ES UNA MÁSCARA DE SUBRED? Resumidamente, podemos decir que una máscara de subred es un número de 32 ó 128 bits que segmenta una dirección IP existente en una red TCP/IP. Al igual que una dirección postal, que se compone por un nombre de calle y por la altura, una dirección IP se forma con un componente de red y un componente de host. En definitiva, las direcciones IP y las máscaras de subred constituyen una parte muy importante de las redes informáticas. ¿Para qué sirve una máscara de subred? La función principal de la máscara de subred es indicar a los dispositivos qué parte de la dirección IP corresponde al número de la red, cuál a la máscara de subred y cuál corresponde al host. Además, lo que es una máscara de subred se utiliza para que una computadora pueda identificar si las direcciones de los demás dispositivos con los que se pretende conectar están en una red local o la remota. Si no se trata de un destino local, el sistema envía un mensaje a la pasarela, que hace el mismo procedimiento de corroborar si la dirección de destino se encuentra en una red local o no. En conclusión, la máscara de subred se utiliza en el proceso de división en subredes, que implica dividir la red en porciones más pequeñas llamadas subredes. ¿Cómo se forma una máscara de subred? Como se explica en el sitio web de IBM, la máscara de subred está formada por bits altos correspondientes a las posiciones de los bits de la dirección de red y de subred, y por bits bajos correspondientes a las posiciones de los bits de la dirección del sistema principal. IPv4 Ya hemos aclarado qué es una máscara de subred, y también comentamos que una dirección IP es un número de identificación lógico de un equipo en la red. Ahora avancemos con el siguiente concepto importante. IPv4 es el nombre del protocolo de Internet que se usa para las direcciones IP de los dominios. Las direcciones IPv4 tienen 32 bits en formato decimal separado por puntos. Existen un total de tres tipos de direcciones IP, cada uno orientado a determinada tarea: Dirección de red: hace referencia a la red o subred. Dirección de host: son las direcciones IP asignadas a los equipos finales de la red. Dirección de broadcast: se utiliza para enviar datos a todos los hosts dentro de una red. ¿Qué es una puerta de enlace de datos local? La puerta de enlace de datos local actúa de puente. Proporciona una transferencia de datos rápida y segura entre los datos locales, que son datos que no se encuentran en la nube, y varios servicios en la nube de Microsoft. Estos servicios incluyen Power BI, Power Apps, Power Automate, Azure Analysis Services y Azure Logic Apps. Al usar una puerta de enlace, las organizaciones pueden mantener bases de datos y otros orígenes de datos en sus redes locales, utilizando de forma segura esos datos locales en servicios en la nube. Funcionamiento de la puerta de enlace Para obtener información detallada sobre cómo funciona la puerta de enlace, vaya a Arquitectura de puerta de enlace de datos local. Tipos de puertas de enlace Hay dos tipos de puertas de enlace de datos local, cada una para un escenario distinto. Puerta de enlace de datos local: permite que varios usuarios se conecten a varios orígenes de datos locales. Con una sola instalación de puerta de enlace puede usar una puerta de enlace de datos local con todos los servicios admitidos. Esta puerta de enlace está diseñada especialmente para escenarios complejos en los que varios usuarios acceden a varios orígenes de datos. Puerta de enlace de datos local (modo personal): permite que un usuario se conecte a los orígenes de datos y no pueda compartirlos con otros usuarios. Una puerta de enlace de datos local (modo personal) solo se puede usar con Power BI. Esta puerta de enlace está diseñada especialmente para los escenarios en los que usted es el único que crea informes y no necesita compartir ningún origen de datos con otros usuarios. Además, hay una puerta de enlace de datos de red virtual (VNet) que permite que varios usuarios se conecten a varias fuentes de datos que están protegidas por redes virtuales. No se necesita instalación porque es un servicio administrado de Microsoft. Esta puerta de enlace está diseñada especialmente para escenarios complejos en los que varios usuarios acceden a varios orígenes de datos. Las puertas de enlace de datos de redes virtuales se analizan en profundidad en Qué es una puerta de enlace de datos de red virtual (VNet). Uso de una puerta de enlace Hay cuatro pasos principales para usar una puerta de enlace. 1. Descargar e instalar la puerta de enlace en un equipo local. 2. Configurar la puerta de enlace según el firewall y otros requisitos de red. 3. Agregar administradores de puerta de enlace que también pueden administrar otros requisitos de red. 4. Solucionar los problemas de la puerta de enlace en caso de errores. PROTOCOLO TCP/IP (TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL/INTERNET PROTOCOL) TCP/IP es un conjunto de protocolos que permiten la comunicación entre los ordenadores pertenecientes a una red. La sigla TCP/IP significa Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet y se pronuncia "T-C-P-I-P". Proviene de los nombres de dos protocolos importantes incluidos en el conjunto TCP/IP, es decir, del protocolo TCP y del protocolo IP. En algunos aspectos, TCP/IP representa todas las reglas de comunicación para Internet y se basa en la noción de dirección IP, es decir, en la idea de brindar una dirección IP a cada equipo de la red para poder enrutar paquetes de datos. Debido a que el conjunto de protocolos TCP/IP originalmente se creó con fines militares, está diseñado para cumplir con una cierta cantidad de criterios, entre ellos, dividir mensajes en paquetes, usar un sistema de direcciones, enrutar datos por la red y detectar errores en las transmisiones de datos. El TCP/IP fue diseñado para ser compatible con cualquier sistema operativo, hardware o software. Esto es así porque el protocolo TCP define la manera en que los datos son fragmentados en secciones de información manejable o en paquetes, que luego son enviados individualmente a través de la red de Internet. Mientras que el protocolo IP controla el recorrido de los paquetes hasta su destino, como si fuera una especie de sistemas de direcciones basados en los números IP periódicos.
