Clase 2 Introducción a las redes

1. Definición y características de la red.

¿Qué es una red de computadoras?

Todos los componentes (hardware y software) involucrados en la conexión de computadoras y aplicaciones a través de distancias cortas o largas.

En la imagen podemos ver un ejemplo de red, una pequeña red con diversos dispositivos conectados entre sí a través de otros componentes.

¿Qué se debe de tomar en cuenta en el diseño de una red?

Algunos aspectos son los siguientes:

• Costo. Incluye el costo de los componentes de la red, su instalación y su mantenimiento continuo.
• Seguridad. Incluye la protección de los componentes de la red y los datos que contienen y/o los datos que se transmiten entre ellos.
• Velocidad. Incluye qué tan rápido se transmiten los datos entre los puntos finales de la red (la tasa de datos).

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Es importante diferenciar entre velocidad de la red y ancho de banda ya que no son lo mismo. La velocidad es la tasa de transmisión y se mide en Mbps (Megabits por segundo) y el ancho de banda es el rango de frecuencias que un medio de transmisión puede transportar, es decir: es una propiedad física del canal de comunicación y se mide en Hz. Si bien son dos conceptos relacionados, no son lo mismo ni equivalentes.

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• Topología. Describe el diseño físico y la forma lógica en que los datos se mueven entre los componentes.
• Escalabilidad. Define qué tan bien la red puede adaptarse al nuevo crecimiento, incluidos los nuevos usuarios, aplicaciones y componentes de red.
• Confiabilidad. Define la confiabilidad de los componentes de la red y la conectividad entre ellos. Se utiliza el tiempo medio entre fallas (MTBF) como medida.
• Disponibilidad. Mide la probabilidad de que la red esté disponible para los usuarios, donde el tiempo de inactividad ocurre cuando la red no está disponible debido a una interrupción o mantenimiento programado.

2. Clasificación de las redes

¿Cómo podemos clasificar las redes?

La clasificación de las redes se puede realizar mediante los siguientes criterios.

• La forma en que están conectados los elementos de la red, es decir su topolgía.
• El medio físico que utilizan para conectarse.
• El área que cubren.

Topologías de red

Define cómo se conectan los componentes, existen varias topologías.

• Punto a punto. Tiene una sola conexión entre dos componentes.

• Estrella. En esta topología, un dispositivo central tiene muchas conexiones punto a punto con otros componentes, el principal problema de esta topología es que si falla el centro de la estrella, ningún componente puede comunicarse entre sí.

• Bus. Todos los componentes están conectados y comparten un solo cable. Por lo general se utilizan tipos especiales de conectores o transceptores para conectar los cables para proporcionar topología de bus.

• Anillo. El dispositivo uno se conecta al dos, el dispositivo dos se conecta al tres y así sucesivamente hasta el último dispositivo que se conecta de nuevo al primero. Las topologías de anillo se pueden implementar con un solo anillo o con anillo doble.

La interfaz de datos distribuidos por fibra (FDDI) es un ejemplo de una tecnología de medios que utiliza anillos duales para conectar los componentes de la computadora. Las topologías de un solo anillo carecen de este tipo de característica de redundancia.

Diferencias entre topologías físicas y lógicas.

Una topología física describe cómo los componentes están cableados físicamente entre sí, mientras que una topología lógica describe cómo se comunican a través de la topología física.

Token Ring es un buen ejemplo de un protocolo de comunicación que tiene una topología física diferente a la lógica. Físicamente, token ring utiliza una topología de estrella. Mientras que lógicamente se comunican como si formaran un anillo, ya que el acceso al medio se controla mediante el paso de un “token” entre los dispositivos.

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Actualmente esta topología es inservible, ya no existe en ningún centro de datos moderno, esta referencia es solamente historia y debería de tomarse como tal.

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Redes con medios guiados y no guiados

Otra forma de clasificar las redes es por el tipo de medio físico que se utiliza para su comunicación, en este caso se pueden clasificar en dos tipos:

• Redes con medios guiados. Entrelazan computadores mediante algún sistema físico de cables: por trenzado, coaxial o fibra óptica.
• Redes de medios no guiados. Conectan sus computadores mediante medios dispersos y de alcance de área como ondas de radio, infrarrojo o microondas.

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Esta clasificación cada vez se usa menos ya que actualmente las redes cuentan con ambas características en sus topologías, es decir, una misma red ofrece una parte cableada y otra inalámbrica y son cada vez más raras las redes que solo ofrecen uno de los dos medios.

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Clasificación de redes según su cobertura

Hay varios tipos de redes según su cobertura:

• Red de área local (LAN). Puede llegar a un radio de hasta 1km.
• Red de área local inalámbrica (WLAN). Es una red informática inalámbrica que conecta dos o más dispositivos mediante comunicación inalámbrica dentro de un área limitada.
• Red de área metropolitana (MAN). El término se aplica a la interconexión de redes en una ciudad en una sola red más grande.
• Red de área amplia (WAN). Es una red que existe en un área geográfica a gran escala. Una WAN conecta diferentes redes más pequeñas, incluidas las redes de área local (LAN) y las redes de área metropolitana (MAN).
• Red de área de campus (CAN). Es una red informática formada por una interconexión de redes de área local (LAN) dentro de un área geográfica limitada.
• Red de área de almacenamiento (SAN). Es una red dedicada de alta velocidad que conecta grupos compartidos de dispositivos de almacenamiento.
• Red de área personal (PAN). Se compone de módem inalámbrico, una computadora o dos, teléfonos, impresoras, tabletas, etc. Y gira en torno a una persona.
• Red de área local óptica pasiva (POLAN). Utiliza divisores ópticos para dividir una señal óptica de un hilo de fibra óptica monomodo en múltiples señales para servir a usuarios y dispositivos.
• Red privada empresarial (EPN). Están construidas y son propiedad de empresas que desean conectar de forma segura sus diversas ubicaciones para compartir recursos informáticos.
• Red privada virtual (VPN). Permite a los usuarios enviar y recibir datos a travpes de redes públicas o compartidas como si sus dispositivos informáticos estuvieran conectados directamente.

3. Componentes de Red

Los componentes de red son los elementos físicos y lógicos que permiten la comunicación entre dispositivos dentro de una red.

Incluyen dispositivos (como computadoras, routers y switches), medios de transmisión (como cables o señales inalámbricas) y servicios o software que gestionan la comunicación, puede ser tan sencilla como solo un cable que conecta una computadora con otra o tan compleja como una red que literalmente abarca todo el mundo.

Clasificación de la infraestructura.

• Dispositivos.
• Medios.
• Servicios.

Los dispositivos y los medios son elementos físicos o hardware de la red. A veces puede que algunos componentes no sean visibles. Los componentes de red se utilizan para proporcionar servicios y procesos, que son los programas de comunicación denominados software, este se ejecuta en los dispositivos conectados a la red.

Clasificación de dispositivos.

• Dispositivos finales o hosts. Son los dispositivos que generan o consumen información dentro de la red, actuando como punto de origen o destino de los datos.
  • Ejemplos: computadoras, smartphones, impresoras, teléfonos IP.
• Dispositivos intermediarios. Son los dispositivos que conectan y gestionan la comunicación entre los dispositivos finales, dirigiendo el tráfico dentro o entre redes.
  • Switch: conecta dispositivos dentro de la misma red local (LAN) y reenvía tramas según direcciones MAC. (Capa 2)
  • Router: conecta redes diferentes y dirige paquetes según direcciones IP. (Capa 3)
  • Access Point (AP): permite que dispositivos inalámbricos se conecten a una red cableada.
  • Firewall: filtra el tráfico de red según reglas de seguridad.

4. Introducción a la seguridad de la Red

El instituto de seguridad informática (CSI) reveló que más del 70% de las empresas encuestadas habían experimentado algún tipo de brecha de seguridad.

Podría pensar que al configurar una red cerrada, una que no esté conectada a una red pública como internet, una empresa estaría a salvo de la mayoría de los ataques. sin embargo, curiosamente la mayoría (entre 60% y 80%) de las infracciones o ataques de las empresas encuestadas ocurrieron dentro de la red, no de un atacante externo.

La base de la seguridad está contenida en la política de seguridad de una empresa$^1$.

Una solución de seguridad se deriva de la política de seguridad. Una solución de seguridad que impide que una empresa alcance sus objetivos comerciales, por supuesto, es contraproducente. Por lo tanto, una empresa debe de equilibrar la seguridad y los planes y oobjetivos comerciales.

$^1$Una política de seguridad define lo que las personas pueden y no pueden hacer con los componentes y recursos de la red.

Ataques.

Para proporcionar una defensa eficaz, una empresa debe ocuparse de estas tres cosas:

• Adversarios. Un adversario es una persona o personas interesadas en atacar la red.
• Motivaciones. Las motivaciones de los adversarios van desde ser desafiados (piratas informáticos), recopilar o robar información (compañías competidoras y delincuentes), hasta denegar el servicio (terroristas, otros países y delincuentes).
• Clases de ataques. Los adversarios pueden emplear cinco clases de ataques: pasivo, activo, distribuido, interno y de cerca.

Ataque pasivo.

Un ataque pasivo monitorea el tráfico no cifrado y busca contraseñas de texto sin cifrar e información confidencial que se puede usar en otros tipos de ataques.

Ataque activo.

En este tipo de ataque, el atacante intenta eludir o acceder a los sistemas protegidos. Esto puede ser a través de sigilo, virus, gusanos o caballos de troya o explotando una vulnerabilidad de seguridad descubierta.

Ataque distribuido.

Un ataque distribuido es aquel en el que un adversario utiliza múltiples sistemas comprometidos para atacar un objetivo al mismo tiempo, aumentando el impacto y dificultando su detección o mitigación.

Ataque interno.

Es el más común, involucra a alguien desde adentro, como un empleado descontento que ataca la red. En este tipo de ataque, el atacante interno intenta espiar, copiar o dañar la información.

Ataque cercano.

Involucra a alguien que intenta acercarse físicamente a los componentes, datos y sistemas de la red para obtener más información sobre la misma. Esto también puede llevar a que el atacante dañe los sistemas, creando una denegación de servicio (DoS).

Amenazas comunes y mitigación

Pueden ocurrir cuatro categorías de amenazas comunes a las redes y sus componentes:

• Instalaciones físicas.
• Ataques de reconocimiento.
• Ataques de acceso.
• Ataques de denegación de servicio (DoS).