UNIDAD I. INTRODUCCION A LAS REDES

 

 UNIDAD I. INTRODUCCION A LAS REDES

1.1ANTECEDENTES HISTORICOS

1 ¿Cuál fue la primera red de computadoras interconectadas y cuándo fue desarrollada?

La primera red de computadoras interconectadas fue ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network). Fue desarrollada a finales de la década de 1960 y se puso en funcionamiento en 1969. ARPANET fue un proyecto del Departamento de Defensa de los Estados Unidos y su principal objetivo era crear una red de comunicación que pudiera sobrevivir en caso de ataques militares, lo que llevó a la creación de la conmutación de paquetes, una tecnología fundamental en el desarrollo de las redes modernas.

2 ¿Quiénes fueron los creadores del protocolo TCP/IP y en qué año se estableció como estándar?

El protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) fue desarrollado por Vint Cerf y Bob Kahn. TCP/IP se estableció como el estándar para las redes de computadoras a principios de la década de 1980, con la implementación oficial en ARPANET el 1 de enero de 1983. Este protocolo permitió la interoperabilidad entre diferentes redes y sentó las bases para el desarrollo de Internet.

3 ¿Qué es Ethernet y quién lo inventó?

Ethernet es una tecnología de red de área local (LAN) que permite la interconexión de computadoras dentro de un área limitada, como una oficina o un edificio. Fue inventada por Robert Metcalfe y otros en el Centro de Investigación de Xerox en Palo Alto (PARC) en 1973. Ethernet utiliza un enfoque de acceso múltiple con detección de colisiones (CSMA/CD) para gestionar el acceso al medio compartido y se ha convertido en el estándar predominante para redes LAN.

1.1.1 Historia de las redes

1.  ¿Cuál fue la primera red de área amplia (WAN) que conectó computadoras geográficamente dispersas?

La ARPANET, creada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (ARPA) de los Estados Unidos en la década de 1960, fue la primera red de área amplia que utilizó conmutación de paquetes para interconectar computadoras en diferentes ubicaciones. 

2. ¿Qué avance tecnológico permitió la popularización de las redes locales (LAN) en las empresas y hogares?

El desarrollo y estandarización del protocolo Ethernet en la década de 1980 fue fundamental. Ethernet permitió la conexión de computadoras en redes locales mediante cables coaxiales o posteriormente cables de par trenzado, facilitando la comunicación y el intercambio de recursos dentro de organizaciones y hogares.

3. ¿Qué contribución clave hizo Tim Berners-Lee al desarrollo de internet?

Tim Berners-Lee es conocido por inventar la World Wide Web (WWW) en 1989, mientras trabajaba en el CERN. Creó el primer navegador web y el primer servidor web, estableciendo los fundamentos de la web como la conocemos hoy, basada en el protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol) y el lenguaje HTML (Hypertext Markup Language).

1.1.2 Importancia de las redes

1.  ¿Por qué son importantes las redes en informática?

 Las redes en informática son fundamentales porque permiten la comunicación y el intercambio de información entre dispositivos y usuarios, facilitando la colaboración, el acceso a recursos compartidos como impresoras y almacenamiento, y el uso eficiente de aplicaciones y servicios en línea.

2.¿Cómo contribuyen las redes a la globalización digital?

 Las redes facilitan la conexión instantánea y la transferencia de datos a nivel global, permitiendo a empresas, organizaciones y personas acceder a información y servicios en cualquier parte del mundo. Esto impulsa la economía digital y fomenta la colaboración internacional en investigación, comercio, educación y más.

3.¿Cuáles son los beneficios de las redes para las empresas?

 Las redes permiten a las empresas mejorar la eficiencia operativa mediante la automatización de procesos, la integración de sistemas y la gestión centralizada de recursos. Además, facilitan la comunicación interna y externa, mejoran la colaboración entre empleados y socios, y permiten la implementación de soluciones de negocio basadas en la nube y la virtualización.

1.2 Concepto Básico de las redes

1. ¿Qué es una red informática?

Una red informática es un conjunto de dispositivos (como computadoras, impresoras, servidores, etc.) interconectados entre sí para compartir recursos (datos, archivos, aplicaciones) y facilitar la comunicación a través de medios de transmisión (cables, fibra óptica, ondas electromagnéticas).

2.¿Qué es un protocolo de red?

 Un protocolo de red es un conjunto de reglas y estándares que define cómo se comunican los dispositivos en una red. Establece el formato de los mensajes, la forma en que se verifica la integridad de los datos, y las acciones que deben tomar los dispositivos en diversos escenarios de comunicación.

3.¿Cuáles son los tipos principales de redes informáticas?

Los tipos principales de redes informáticas son:

   - *LAN (Red de Área Local):* Interconecta dispositivos dentro de un área limitada como una oficina, edificio o campus.

   - *WAN (Red de Área Amplia):* Conecta dispositivos geográficamente dispersos a través de largas distancias, como sucursales de una empresa en diferentes ciudades.

   - *MAN (Red de Área Metropolitana):* Es una red de mayor tamaño que una LAN pero más limitada que una WAN, típicamente en una ciudad o área metropolitana.

1.2.1 Tipos de señales eléctricas

1: ¿Qué es una señal analógica y cuáles son sus características principales?

Una señal analógica es una representación continua de datos que varía en el tiempo. Las características principales de las señales analógicas incluyen su capacidad para tomar cualquier valor dentro de un rango específico y su variación continua con el tiempo. Estas señales se utilizan comúnmente en aplicaciones como la transmisión de audio y video, donde la información cambia de manera suave y continua. Un ejemplo típico de señal analógica es una onda sinusoidal.

2: ¿Qué es una señal digital y cuáles son sus características principales?

Una señal digital es una representación discreta de datos que utiliza valores finitos, generalmente dos niveles de voltaje, para transmitir información. Las características principales de las señales digitales incluyen su capacidad para tomar solo valores discretos (normalmente representados por 0 y 1) y su resistencia a la degradación y el ruido en comparación con las señales analógicas. Las señales digitales se utilizan en la mayoría de las comunicaciones modernas, incluyendo redes de computadoras y sistemas de transmisión digital, como las transmisiones de televisión y radio digital.

3: ¿Qué es una señal de modulación y cuáles son los tipos más comunes de modulación en telecomunicaciones?

Una señal de modulación es una señal que ha sido modificada para transportar información. La modulación es el proceso de variar una o más propiedades de una señal portadora (típicamente una onda sinusoidal) en función de la señal de información que se quiere transmitir. Los tipos más comunes de modulación en telecomunicaciones incluyen:

1. Modulación de amplitud (AM): Donde la amplitud de la señal portadora se varía en función de la señal de información.

2. Modulación de frecuencia (FM): Donde la frecuencia de la señal portadora se varía según la señal de información.

3. Modulación de fase (PM): Donde la fase de la señal portadora se varía de acuerdo con la señal de información.

1.2.2 Formatos de transmisión

1. ¿Qué es un formato de transmisión y por qué es importante?

Un formato de transmisión es una manera estandarizada de empaquetar y transmitir datos audiovisuales a través de redes digitales. Es importante porque garantiza que el contenido se pueda enviar, recibir y reproducir correctamente en una variedad de dispositivos y plataformas. Algunos formatos populares incluyen MP4, AVI y MKV. Estos formatos aseguran la compatibilidad y la calidad del contenido, facilitando su distribución y consumo.

2. ¿Cuál es la diferencia entre los formatos de transmisión H.264 y H.265?

H.264 (también conocido como AVC) y H.265 (también conocido como HEVC) son formatos de compresión de video. La principal diferencia entre ellos es la eficiencia de compresión. H.265 es más avanzado y puede comprimir videos a la mitad del tamaño de H.264 manteniendo la misma calidad. Esto significa que H.265 es mejor para transmitir videos de alta definición en redes con ancho de banda limitado, ya que reduce la cantidad de datos necesarios para transmitir el mismo contenido.

3. ¿Qué es un contenedor de video y cómo se diferencia de un códec?

Un contenedor de video es un archivo que agrupa diferentes tipos de datos relacionados con el video, como el propio video, el audio, los subtítulos y otros metadatos. Ejemplos de contenedores incluyen MP4, AVI y MKV. Por otro lado, un códec (codificador-decodificador) es una herramienta utilizada para comprimir y descomprimir el video y el audio dentro de ese contenedor. Por ejemplo, el formato de video MP4 puede contener video comprimido con el códec H.264 y audio comprimido con el códec AAC. El contenedor asegura que todos estos elementos se mantengan juntos y se reproduzcan correctamente.

1.2.3 Ancho de Banda

1. ¿Qué es el ancho de banda en el contexto de las redes y por qué es importante?

El ancho de banda en el contexto de las redes se refiere a la capacidad máxima de transferencia de datos a través de una conexión de red en un período de tiempo determinado. Se mide en bits por segundo (bps) y sus múltiplos, como megabits por segundo (Mbps) o gigabits por segundo (Gbps). Es importante porque determina la cantidad de datos que se pueden enviar y recibir a la vez, afectando la velocidad y la eficiencia de las comunicaciones en línea. Un mayor ancho de banda permite transmitir más datos simultáneamente, mejorando la experiencia de usuario en actividades como la navegación web, el streaming de videos y las videoconferencias.

2. ¿Cuál es la diferencia entre ancho de banda y velocidad de internet?

El ancho de banda y la velocidad de internet a menudo se usan indistintamente, pero no son exactamente lo mismo. El ancho de banda es la capacidad máxima de transferencia de datos de una conexión, mientras que la velocidad de internet es la tasa real a la que los datos se transfieren en un momento dado. La velocidad puede verse afectada por varios factores, como la congestión de la red, la calidad de la conexión y el equipo utilizado. En resumen, el ancho de banda es como el ancho de una autopista (cuántos coches pueden pasar al mismo tiempo), y la velocidad es como la rapidez con la que esos coches se mueven.

3. ¿Cómo afecta el ancho de banda a la calidad del streaming de video?

El ancho de banda tiene un impacto directo en la calidad del streaming de video. Un mayor ancho de banda permite la transmisión de videos en resoluciones más altas (como HD o 4K) sin interrupciones ni tiempos de carga prolongados. Si el ancho de banda es insuficiente, el video puede necesitar bajar la resolución, pausarse para cargar o tener interrupciones frecuentes, lo que degrada la experiencia del usuario. Plataformas de streaming como Netflix y YouTube ajustan automáticamente la calidad del video según el ancho de banda disponible para proporcionar la mejor experiencia posible.

1.2.4 Topologías de redes

1. ¿Qué es una topología de red y cuáles son los tipos más comunes?

La topología de red se refiere a la disposición física o lógica de los dispositivos en una red y cómo están interconectados. Los tipos más comunes de topología de red son:

• Topología de Bus: Todos los dispositivos están conectados a un único cable central (bus). Es fácil de instalar pero puede ser lenta y tener problemas de colisión de datos.

• Topología de Estrella: Todos los dispositivos están conectados a un dispositivo central, como un switch o un hub. Es fácil de gestionar y solucionar problemas, pero si el dispositivo central falla, toda la red se cae.

• Topología de Anillo: Cada dispositivo está conectado a otros dos dispositivos, formando un anillo. Los datos viajan en una dirección y se requiere un token para transmitir, lo que puede minimizar colisiones pero es vulnerable si un dispositivo falla.

• Topología de Malla: Todos los dispositivos están interconectados. Ofrece alta redundancia y fiabilidad, pero es costosa y compleja de instalar y mantener.

• Topología de Árbol: Es una combinación de topologías en estrella y bus, organizando los dispositivos en una estructura jerárquica. Es escalable y fácil de gestionar, pero depende de los nodos principales.

2. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la topología en estrella?

Ventajas:

• Fácil de instalar y gestionar: La configuración y el mantenimiento son relativamente simples porque todos los dispositivos están conectados a un punto central.

• Alta fiabilidad: Si un cable o dispositivo individual falla, el resto de la red sigue funcionando.

• Fácil de añadir nuevos dispositivos: Se pueden añadir nuevos dispositivos sin interrumpir el funcionamiento de la red.

Desventajas:

• Dependencia del nodo central: Si el dispositivo central (hub o switch) falla, toda la red se cae.

• Coste de cableado: Requiere más cableado que otras topologías, como la de bus, porque cada dispositivo necesita su propio cable hacia el nodo central.

• Limitaciones de escalabilidad: La cantidad de dispositivos que se pueden conectar está limitada por las capacidades del nodo central.

3. ¿Cómo afecta la topología de malla a la redundancia y fiabilidad de la red?

La topología de malla mejora significativamente la redundancia y la fiabilidad de la red debido a la interconexión de todos los dispositivos. En una topología de malla completa, cada dispositivo está conectado a todos los demás dispositivos. Esto tiene varias implicaciones:

• Alta redundancia: Si un cable o conexión falla, los datos pueden tomar rutas alternativas para llegar a su destino, minimizando las interrupciones del servicio.

• Fiabilidad: La red puede tolerar fallos múltiples sin perder conectividad, lo que es crítico para aplicaciones donde la disponibilidad continua es esencial.

• Balanceo de carga: El tráfico de datos se puede distribuir equitativamente a través de múltiples rutas, evitando sobrecargas en partes específicas de la red.

Sin embargo, estas ventajas vienen con un mayor coste y complejidad de instalación y mantenimiento debido a la gran cantidad de conexiones necesarias.

1.2.5 Clasificación de redes

1. ¿Cómo se clasifican las redes según su alcance geográfico?

Las redes se pueden clasificar según su alcance geográfico en las siguientes categorías:

• Red de Área Personal (PAN): Una red pequeña y de corto alcance, generalmente usada para la comunicación entre dispositivos personales como teléfonos móviles, tablets y computadoras. Ejemplos incluyen Bluetooth y ZigBee.

• Red de Área Local (LAN): Una red que cubre un área limitada, como una casa, oficina o edificio. Es ideal para conectar computadoras y dispositivos dentro de una misma localización física. Las LAN suelen usar tecnologías como Ethernet y Wi-Fi.

• Red de Área Metropolitana (MAN): Una red que abarca una ciudad o una gran área urbana, interconectando múltiples LANs. Es utilizada por organizaciones para conectar oficinas en diferentes ubicaciones dentro de una misma ciudad.

• Red de Área Amplia (WAN): Una red que cubre un área geográfica extensa, como un país o continente. La WAN más conocida es Internet. Las WANs conectan múltiples LANs y MANs y suelen utilizar tecnologías como MPLS, fibra óptica y enlaces satelitales.

2. ¿Cuál es la diferencia entre una red cliente-servidor y una red peer-to-peer (P2P)?

Red Cliente-Servidor:

• Estructura: En una red cliente-servidor, hay un servidor central que proporciona recursos y servicios a múltiples clientes (computadoras o dispositivos).

• Gestión: La administración y control de los recursos y la seguridad se centralizan en el servidor.

• Escalabilidad: Más fácil de escalar y gestionar, especialmente en grandes organizaciones.

• Ejemplos: Redes corporativas, servicios de correo electrónico, sitios web.

Red Peer-to-Peer (P2P):

• Estructura: En una red P2P, cada dispositivo (o “peer”) actúa tanto como cliente como servidor, compartiendo recursos directamente entre ellos sin un servidor central.

• Gestión: La gestión de recursos y seguridad es distribuida y no centralizada.

• Escalabilidad: Menos escalable y más difícil de gestionar en grandes redes debido a la falta de un control centralizado.

• Ejemplos: Redes de compartición de archivos como BitTorrent, redes domésticas pequeñas.

3. ¿Qué es una red definida por software (SDN) y cuáles son sus ventajas?

Una red definida por software (SDN, por sus siglas en inglés) es una arquitectura de red que separa el plano de control del plano de datos. El plano de control se encarga de las decisiones de enrutamiento y gestión del tráfico, mientras que el plano de datos se ocupa del envío real de datos. Las SDNs utilizan controladores de software centralizados para gestionar y configurar la red de manera dinámica.

Ventajas de SDN:

• Flexibilidad: Permite la configuración y gestión de la red a través de software, facilitando cambios rápidos y ajustes según las necesidades.

• Escalabilidad: Mejora la capacidad de la red para escalar y adaptarse a la demanda sin necesidad de reconfigurar el hardware físicamente.

• Optimización del tráfico: Proporciona un control centralizado sobre el enrutamiento y la gestión del tráfico, lo que puede mejorar la eficiencia y el rendimiento de la red.

• Automatización: Facilita la automatización de tareas de gestión y mantenimiento de la red, reduciendo el error humano y los costos operativos.

• Seguridad mejorada: Permite la implementación de políticas de seguridad de manera centralizada y dinámica, mejorando la capacidad de respuesta a amenazas.

1.3 Organismos de estandarización de Redes y protocolos

1. ¿Qué es la IETF y cuál es su papel en la estandarización de protocolos de internet?

La Internet Engineering Task Force (IETF) es una organización internacional que desarrolla y promueve estándares de Internet, en particular, aquellos relacionados con los protocolos de comunicación en red. La IETF trabaja a través de grupos de trabajo y comités abiertos, compuestos por ingenieros y expertos en redes.

Papel de la IETF:

• Desarrollo de Protocolos: La IETF es responsable de la creación y revisión de protocolos de Internet como TCP/IP, HTTP, y DNS.

• Documentos RFC: Publica Request for Comments (RFCs), que son documentos que describen especificaciones, conceptos, métodos y protocolos relacionados con Internet. Los RFCs se utilizan como referencia para la implementación y estandarización de tecnologías de Internet.

• Colaboración Abierta: Promueve la colaboración abierta y el consenso en el desarrollo de estándares, asegurando que los protocolos sean robustos, interoperables y ampliamente adoptados.

2. ¿Qué es la IEEE y cómo contribuye a los estándares de redes?

El Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) es una organización profesional dedicada al avance de la tecnología en diversas áreas, incluyendo las redes de comunicación. La IEEE es conocida por desarrollar y mantener una serie de estándares ampliamente adoptados en la industria.

Contribuciones de la IEEE:

• Estándares de Redes Locales: IEEE 802 es una familia de estándares que aborda las redes de área local y metropolitana. El más conocido de estos es IEEE 802.3 (Ethernet) y IEEE 802.11 (Wi-Fi).

• Desarrollo y Mantenimiento: Crea estándares técnicos rigurosos que son revisados y actualizados regularmente para reflejar los avances tecnológicos y las necesidades del mercado.

• Interoperabilidad: Los estándares IEEE aseguran que los equipos y tecnologías de diferentes fabricantes puedan trabajar juntos sin problemas, fomentando la interoperabilidad y la competencia en el mercado.

3. ¿Qué es el W3C y cuál es su rol en la estandarización de protocolos y tecnologías web?

El World Wide Web Consortium (W3C) es una organización internacional que desarrolla estándares para la World Wide Web. Fundada por Tim Berners-Lee, el inventor de la web, el W3C tiene como objetivo asegurar el crecimiento a largo plazo de la web.

Rol del W3C:

• Desarrollo de Estándares Web: El W3C desarrolla estándares como HTML, CSS, XML, y los protocolos relacionados con la web. Estos estándares aseguran que los sitios web y las aplicaciones funcionen correctamente en diferentes navegadores y dispositivos.

• Accesibilidad y Usabilidad: Promueve prácticas de diseño que mejoran la accesibilidad web para personas con discapacidades, así como la usabilidad y la experiencia del usuario.

• Interoperabilidad: Fomenta la interoperabilidad entre diferentes tecnologías y plataformas web, permitiendo que los desarrolladores creen aplicaciones y sitios web que funcionen en cualquier navegador y dispositivo.

• Seguridad: Trabaja en estándares y recomendaciones para mejorar la seguridad de las aplicaciones web, protegiendo la privacidad y la integridad de los datos de los usuarios.

1.3.1 1SO.

1. ¿Qué normas ISO son relevantes en informática?

En informática, las normas ISO más relevantes incluyen la ISO/IEC 27001 para la gestión de la seguridad de la información, la ISO/IEC 20000 para la gestión de servicios de TI, y la ISO/IEC 90003 para la gestión de calidad del software, entre otras.

2. ¿Por qué son importantes las normas ISO en informática?

Las normas ISO en informática son importantes porque establecen criterios y mejores prácticas reconocidas internacionalmente que ayudan a las organizaciones a mejorar la calidad, seguridad y eficiencia de los sistemas de información y servicios relacionados con la tecnología.

3. ¿Cómo benefician las normas ISO a las empresas de informática?

Las normas ISO benefician a las empresas de informática proporcionando un marco estructurado y reconocido para la gestión de procesos, seguridad de la información, gestión de servicios de TI y calidad del software. Esto les ayuda a aumentar la confianza de los clientes, mejorar la eficiencia operativa y cumplir con requisitos legales y regulatorios.

1.3.2 IEEE

1. ¿Qué es el IEEE y cuál es su misión principal?

El Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) es una organización profesional dedicada al avance de la tecnología en los campos de la ingeniería eléctrica, la electrónica y las disciplinas afines.

Misión Principal:

• Promover el Conocimiento Técnico: Fomentar el desarrollo y la aplicación de tecnologías y estándares a través de la investigación, la educación y la publicación de trabajos técnicos.

• Desarrollo de Estándares: Crear y mantener estándares globales que faciliten la interoperabilidad y la innovación tecnológica en diversas industrias.

• Red Profesional: Proporcionar una plataforma para la colaboración y el desarrollo profesional de sus miembros, facilitando el intercambio de conocimiento y la creación de redes entre profesionales.

2. ¿Qué es el estándar IEEE 802.11 y por qué es importante?

El estándar IEEE 802.11 se refiere a un conjunto de especificaciones para la implementación de redes inalámbricas (Wi-Fi).

Importancia de IEEE 802.11:

• Estándar Global para Wi-Fi: Define los protocolos para la transmisión inalámbrica de datos en redes locales (LAN). Es fundamental para la mayoría de las redes inalámbricas utilizadas en hogares, oficinas y espacios públicos.

• Evolución y Mejora Continua: Las diversas enmiendas al estándar 802.11, como 802.11a/b/g/n/ac/ax, han mejorado las velocidades de transmisión, la capacidad de la red y la eficiencia del espectro, adaptándose a las necesidades crecientes de los usuarios.

• Interoperabilidad y Compatibilidad: Asegura que los dispositivos de diferentes fabricantes puedan conectarse y comunicarse de manera efectiva, facilitando una experiencia de usuario consistente y confiable.

3. ¿Cómo contribuye el IEEE al desarrollo de tecnologías emergentes?

El IEEE juega un papel crucial en el desarrollo y la estandarización de tecnologías emergentes a través de sus comités técnicos, conferencias y publicaciones.

Contribuciones del IEEE:

• Comités Técnicos y Grupos de Trabajo: Organiza y supervisa comités y grupos de trabajo dedicados a investigar y desarrollar estándares para nuevas tecnologías, como el Internet de las Cosas (IoT), inteligencia artificial (IA), y redes 5G.

• Publicaciones y Conferencias: Facilita la difusión de conocimientos técnicos y avances en investigación a través de revistas científicas, conferencias y simposios, proporcionando una plataforma para que los profesionales compartan sus descubrimientos y desarrollos.

• Programas Educativos y de Formación: Ofrece cursos, talleres y recursos educativos para profesionales que desean aprender sobre nuevas tecnologías y aplicar estos conocimientos en sus campos de trabajo.

1.3.3 lETF

1. ¿Qué es el IETF?

El IETF (Internet Engineering Task Force) es una organización que desarrolla y promueve estándares técnicos para la infraestructura de Internet.

2. ¿Cuál es el objetivo principal del IETF?

El objetivo principal del IETF es mejorar el funcionamiento de Internet promoviendo la evolución y el desarrollo de estándares abiertos para protocolos de red.

3. ¿Cómo participar en el IETF?

Para participar en el IETF, uno puede unirse a sus grupos de trabajo, participar en reuniones presenciales o virtuales, contribuir con propuestas y comentarios en listas de correo y seguir el proceso de estandarización establecido por la organización.