Fundamentos de Redes de Computadoras: Estructura de Trama, Protocolos TCP/IP e IPv4

Fundamentos Esenciales de Redes de Computadoras: Estructura y Protocolos

1. Estructura de la Trama Ethernet (Capa de Enlace)

La trama Ethernet es la unidad básica de datos transmitida en una red local. Sus campos principales son:

• Preámbulo (7 Bytes): Sincroniza la trama con el reloj del sistema receptor.
• SOF (Start of Frame Delimiter) (1 Byte): Indica el comienzo de la trama.
• Dirección Destino (6 Bytes) / Origen (6 Bytes): Identifica los equipos destino y origen (Direcciones MAC).
• Longitud/Tipo (2 Bytes): Indica la longitud de la trama o el protocolo de capa superior encapsulado.
• Datos (46-1500 Bytes): Contenido a transmitir. Si el tamaño no supera el mínimo de 46 bytes, se utiliza un relleno (padding) de ceros.
• FCS (Frame Check Sequence) (4 Bytes): Detecta posibles errores mediante un Código de Redundancia Cíclica (CRC).

2. Modelo de Referencia TCP/IP y Correspondencia con OSI

El modelo TCP/IP organiza las funciones de red en cuatro capas principales, con su respectiva equivalencia en el modelo OSI:

Capa de Aplicación (TCP/IP)

Permite la comunicación entre aplicaciones remotas. (Equivalente OSI: Sesión, Presentación y Aplicación).

Capa de Transporte (TCP/IP)

También conocida como Host a Host. Garantiza la transferencia de datos entre sistemas finales, ocultando los detalles de la red. Utiliza dos protocolos principales: TCP (Orientado a la conexión) y UDP (No orientado a la conexión). (Equivalente OSI: Transporte).

Capa de Internet (TCP/IP)

Define el camino (enrutamiento) a seguir por los datos desde el origen hasta el destino. (Equivalente OSI: Red).

Capa de Acceso a la Red (TCP/IP)

Define las características físicas y del medio de transmisión (como el tipo de señal). Traduce las direcciones de nivel de red (IP) a direcciones físicas (MAC). (Equivalente OSI: Enlace de Datos y Física).

3. Medios de Transmisión: Tipos de Cableado y Conectores

Tipos de Par Trenzado

• UTP (Unshielded Twisted Pair): Par trenzado no apantallado. Manejable, económico y sensible al ruido eléctrico.
• FTP (Foiled Twisted Pair): Par trenzado con blindaje global (lámina). Más rígido y protegido contra el ruido.
• STP (Shielded Twisted Pair): Par trenzado apantallado. Ofrece blindaje individual para cada par y blindaje global.

Conectores y Conectorización

• Conectores: RJ45 y RJ49.
• Conectorización:
  • Cable paralelo (o directo): Se utiliza para unir dispositivos de distinto tipo (ej. PC a Switch).
  • Cable cruzado (o crossover): Se utiliza para unir dispositivos iguales (ej. PC a PC, Switch a Switch).

4. Direccionamiento y Traducción de Red

Dirección MAC (Media Access Control)

Identificador único asignado por el fabricante (similar a un DNI). Se compone de 48 bits:

• Los primeros 24 bits son el OUI (Identificador Único Organizacional), asignado por el fabricante y común a todos sus dispositivos.
• Los otros 24 bits son el número de serie de la tarjeta, garantizando que la dirección sea única a nivel mundial.

NAT (Network Address Translation)

Función que se encuentra típicamente en el router y se encarga de traducir una dirección IP privada a una dirección IP pública, permitiendo la comunicación con el exterior (Internet).

5. Estructura de la Cabecera IPv4 (Capa de Internet)

La cabecera IPv4 contiene la información necesaria para el enrutamiento del paquete. Sus campos principales, organizados por líneas de 32 bits, son:

1. Versión (4 bits), Longitud de Cabecera (4 bits), Tipo de Servicio (8 bits), Longitud Total del Paquete (16 bits).
2. Identificación (16 bits), Flags (3 bits), Posición del Fragmento (13 bits).
3. TTL (Time To Live) (8 bits), Protocolo (8 bits), Checksum (16 bits).
4. IP Origen (32 bits).
5. IP Destino (32 bits).
6. Opcional (0 a 32 bits).
7. Datos (Payload): Máximo de 65.535 bytes (incluyendo la cabecera).