Tema 4 – Redes de Computadores
Parte del Curso Fundamentos de la Computación
Comprender cómo las computadoras pueden comunicarse entre sí
Una computadora puede procesar información de manera independiente, pero gran parte de la computación moderna depende de la posibilidad de intercambiar información con otros sistemas.
Desde una computadora conectada a una impresora hasta millones de dispositivos comunicándose a través de Internet, las redes permiten compartir datos, recursos y servicios entre diferentes equipos.
Una red de computadores surge precisamente de esa necesidad: conectar dispositivos para que puedan intercambiar información utilizando medios de comunicación y un conjunto de reglas comunes.
Pero establecer una comunicación entre computadores no consiste simplemente en conectarlos mediante un cable o una señal inalámbrica. Para que dos sistemas puedan comunicarse es necesario definir cómo se representa la información, cómo se transmite, cómo se identifica su origen y destino, cómo se detectan errores y qué reglas deben seguir los diferentes dispositivos involucrados. Estas reglas reciben el nombre de protocolos.
Además, debido a la complejidad del proceso de comunicación, las funciones de una red suelen organizarse en diferentes niveles o capas, donde cada nivel se ocupa de determinadas responsabilidades. Este principio llevó al desarrollo de modelos de arquitectura de red como el Modelo de Referencia OSI, uno de los modelos conceptuales más importantes para comprender cómo funciona la comunicación entre sistemas.
El objetivo de este tema es entender los fundamentos de las redes de computadores, la función de los protocolos y la razón por la que la comunicación se organiza en capas.
¿Qué cubre este tema?
En este tema se abordan los fundamentos de las redes de computadores desde tres perspectivas complementarias:
Fundamentos de las redes de computadores
- Qué es una red de computadores.
- Por qué se conectan computadores y otros dispositivos.
- Intercambio de información entre sistemas.
- Compartición de datos, recursos y servicios.
- Elementos básicos de una comunicación.
- Origen, destino y medio de transmisión.
- Redes punto a punto y redes de difusión.
- Conceptos generales de redes de área local y redes de área amplia.
- Internet como ejemplo de interconexión de redes.
Protocolos y arquitectura de red
- Qué es un protocolo de comunicación.
- Por qué dos sistemas necesitan reglas comunes para comunicarse.
- Organización de las funciones de comunicación.
- Concepto de arquitectura de red.
- Organización madiante niveles o capas.
- Función de cada capa dentro de una arquitectura.
- Relación entre capas superiores e inferiores.
- Servicios proporcionados por una capa.
- Interfaces etre capas.
- Comunicación lógica entre capas equivalentes.
- Encapsulamiento de la información durante su transmisión.
Modelo de Referencia OSI
- Por qué fue necesario establecer un modelo de referencia para las comunicaciones.
- El modelo OSI como arquitectura conceptual de red.
- Organización de la comunicación en siete capas.
- Capa física.
- Capa de enlace de datos.
- Capa de red.
- Capa de transporte.
- Capa de sesión.
- Capa de presentación.
- Capa de aplicación.
- Responsabilidad general de cada nivel.
- Recorrido de la información desde una aplicación hasta el medio físico.
- Relación conceptual entre el modelo OSI y la arquitectura TCP/IP.
Todo el contenido se desarrolla siguiendo la secuencia natural del problema: primero entender por qué necesitamos redes, luego cómo se organiza una comunicación compleja mediante protocolos y capas, y finalmente estudiar el modelo OSI como referencia para comprender ess funciones.
Estructura del Tema 4
Este tema está compuesto por 3 episodios, cada uno enfocado en un bloque conceptual específico.
📘 Episodio 4.1
Qué es una red de computadores y para qué sirve
- Qué significa conectar computadores en una red.
- Objetivo de las redes de computadores.
- Intercambio de información entre sistemas.
- Compartición de recursos y servicios.
- Elementos básicos de una comunicación.
- Origen y destino de la información.
- Medios utilizados para establecer la comunicación.
- Redes punto a punto y redes de difusión.
- COnceptos generales de LAN y WAN.
- Internet como una red formada por la interconexión de múltiples redes.
Estado: Disponible
📘 Episodio 4.2
Cómo se organiza la comunicación en una red: protocolos, servicios y capas
- Qué es un protocolo.
- Por qué los computadores necesitan establecer reglas para comunicarse.
- Concepto de arquitectura de red.
- División de las funciones de comunicación en niveles o capas.
- Responsabilidad de cada capa.
- Relación entre capas superiores e inferiores.
- Servicios proporcionados por una capa.
- Interfaces entre diferentes niveles.
- Comunicación entre entidades equivalentes.
- Diferencia entre protocolo, servicio e interfaz.
- Cómo los datos atraviesan las diferentes capas de una arquitectura.
- Concepto de encapsulamiento y desencapsulamiento.
Estado: Disponible
📘 Episodio 4.3
El modelo OSI y sus siete capas
- Origen y propósito del Modelo de Referencia OSI.
- Organización de la comunicación en siete niveles.
- Capa 1: Física.
- Capa 2: Enlace de datos.
- Capa 3: Red.
- Capa 4: Transporte.
- Capa 5: Sesión.|
- Capa 6: Presentación.
- Capa 7: Aplicación.
- Función principal de cada una de las capas.
- Cómo viajan los datos desde una aplicación hasta el medio físico.
- Cómo se reconstruye la información en el sistema receptor.
- Encapsulamiento a través de las diferentes capas.
- Concepto general de unidades de datos en cada nivel.
- Diferencia entre un modelo conceptual y los protocolos utilizados realmente.
- Relación general entre el modelo OSI y TCP/IP.
- Introducción al direccionamiento y al enrutamiento como funciones de la capa de red.
Estado: Pendiente
📘 Episodio 4.4
Cómo encuentra una red a cada dispositivo: direcciones MAC e IP
- Por qué una red necesita identificar a los dispositivos.
- Diferencia entre identificar un dispositivo y localizarlo dentro de una red.
- Concepto general de dirección de red.
- Direccionamiento físico y direccionamiento lógico.
- Qué es una dirección MAC.
- Papel de las direcciones MAC dentro de una red local.
- Qué es una dirección IP.
- Papel de las direcciones IP en la comunicación entre redes.
- Diferencia entre una dirección MAC y una dirección IP.
- Por qué un computador puede necesitar ambas direcciones.
- Comunicación dentro de una misma red.
- Comunicación con dispositivos ubicados en otras redes.
- Papel general de los switches y routers.
- Introducción a los conceptos de red y host.
- Cómo colaboran las diferentes formas de direccionamiento para entregar información.
Estado: Pendiente
📘 Episodio 4.5
Cómo funciona una dirección IPv4
- Qué es IPv4.
- Por qué una dirección IPv4 tiene 32 bits.
- División de una dirección IPv4 en cuatro octetos.
- Representación binaria de una dirección IP.
- Representación decimal con puntos.
- Relación entre un octeto binario y un valor decimal entre 0 y 255.
- Conversión básica entre binario y decimal aplicada a direcciones IP.
- Cómo interpretar una dirección IPv4.
- Concepto de dirección de red.
- Concepto de dirección de host.
- Por qué una dirección IP no puede interpretarse completamente sin conocer su prefijo o máscara.
- Direcciones IPv4 públicas y privadas.
- Introducción a los rangos privados.
- Concepto general de dirección de loopback.
- Introducción a la notación CIDR.
- Diferencia entre una dirección IP y una red IP.
Estado: Pendiente
📘 Episodio 4.6
Máscaras de subred: cómo saber qué parte es la red y qué parte es el host
- Por qué una dirección IPv4 necesita una máscara de subred.
- Qué problema resuelve una máscara.
- División de una dirección IP en parte de red y parte de host.
- Representación binaria de una máscara.
- Relación entre unos y ceros dentro de una máscara.
- Máscaras expresadas en notación decimal.
- Máscaras expresadas mediante notación CIDR.
- Relación entre una máscara como 255.255.255.0 y un prefijo /24.
- Cómo determinar la dirección de red.
- Operación lógica AND aplicada al direccionamiento IP.
- Qué es una dirección de broadcast.
- Qué direcciones pueden asignarse a los dispositivos.
- Cómo determinar si dos direcciones pertenecen a la misma red.
- Qué ocurre cuando el destino se encuentra fuera de la red local.
- Papel de la puerta de enlace predeterminada.
- Ejercicios progresivos de interpretación de direcciones y máscaras.
Estado: Pendiente
📘 Episodio 4.7
Subnetting: cómo dividir una red en subredes
- Por qué puede ser necesario dividir una red.
- Concepto de subred.
- Relación entre red, subred y host.
- Cómo una máscara determina el tamaño de una red.
- Qué significa aumentar la longitud del prefijo.
- Bits utilizados para crear subredes.
- Bits disponibles para identificar hosts.
- Cómo calcular el número de direcciones de una subred.
- Cómo determinar el número de hosts utilizables.
- Dirección de red de una subred.
- Dirección de broadcast de una subred.
- Primera y última dirección utilizable.
- Cómo determinar el rango de direcciones de una subred.
- División de una red en varias subredes.
- Interpretación de prefijos /24, /25, /26, /27 y otros.
- Resolución paso a paso de problemas de subnetting.
- Cómo determinar a qué subred pertenece una dirección IP.
- Cómo verificar si dos hosts pueden comunicarse directamente.
- Relación entre subnetting y enrutamiento.
- Aplicaciones prácticas del subnetting en redes reales.
Estado: Pendiente
Cómo utilizar este tema
Puedes abordar este tema de distintas maneras:
- De forma secuencial, si quieres comprender desde el principio por qué existen las redes y cómo dos computadores consiguen intercambiar información.
- Como base técnica, si posteriormente vas a estudiar Internet, TCP/IP, direccionamiento IP, redes locales, administración de redes, sistemas distribuidos, computación en la nube o seguridad informática.
- Como referencia conceptual, para interpretar correctamente conceptos como protocolo, capa, servicio, interfaz, paquete, trama, dirección, enlace, transporte y aplicación.
Cada episodio contará con:
- Un video explicativo.
- El contenido teórico, disponible en su sección correspondiente.
Este tema es fundamental dentro del curso porque introduce un cambio importante en la forma de entender la computación.
Hasta ahora hemos estudiado principalmente lo que sucede dentro de una computadora: sus componentes, la representación de la información y el sistema operativo que administra sus recursos. A partir de este tema comenzamos a estudiar qué sucede cuando dos o más computadores necesitan comunicarse.
Las redes hacen posible que sistemas independientes intercambien información, compartan recursos y utilicen servicios ubicados en otros computadores. Y el modelo OSI proporciona una forma organizada de comprender todo ese proceso, separando un problema extremadamente complejo en diferentes capas con responsabilidades específicas.
