Redes de ordenadores, Principios y aplicaciones para la ingeniería del software

Gracias a Redes de ordenadores entenderá el apasionante mundo de las redes y los servicios de Internet.
Partirá de los principios básicos de funcionamiento y, según avance con la lectura, los conceptos
aumentarán gradualmente de nivel.
• Conocerá qué elementos y qué software se utiliza para ofrecer los diferentes servicios y
funcionalidades.
• Adquirirá conocimientos avanzados para poder interpretar el tráfico que sus dispositivos envían
y reciben desde Internet, gracias a un conjunto de herramientas de análisis y monitorización.
• Podrá construir redes con una amplia variedad de servicios, como páginas web, servicios de
nombres de domino DNS o conexiones remotas SSH, entre otros.
• Aprenderá metodologías de seguridad, para ofrecer todos estos servicios de manera confiable.

Índice de contenidos
Presentación XI
Lista de siglas y acrónimos XVII
1. Redes de ordenadores e Internet 1
1.1. Introducción . 1
1.2. Objetivos . 1
1.3. Redes de ordenadores: conceptos generales. 1
1.3.1. Redes de ordenadores. 2
1.3.2. Componentes HW de una red de ordenadores. 2
1.3.3. Componentes SW de una red de ordenadores . 3
1.4. Arquitectura de Internet. 4
1.4.1. Historia de Internet . 4
1.4.2. Arquitectura de Internet . 4
1.4.3. Tráfico de Internet. 5
1.4.4. Organismos que dirigen Internet . 5
1.5. Modelo de capas: OSI y TCP/IP . 6
1.5.1. Modelo OSI y TCP/IP . 6
1.5.2. Protocolos TCP/IP. 8
1.5.3. Direccionamiento e identidades de las diferentes
capas del modelo TCP/IP . 8
1.5.4. Paquetización y encapsulación /
desencapsulación de la información . 9
1.5.5. Tratamiento del tráfico por los nodos
intermedios . 10
1.6. Entorno VirtualBox y máquinas virtuales con Linux
. 10
1.6.1. Entorno de experimentación. 10
1.6.2. Instalación VirtualBox. 11
1.6.3. Máquinas virtuales con SO Ubuntu. 11
1.7. Configuración básica de conectividad . 12
1.7.1. Interfaces y configuración de máquinas virtuales
. 12
1.7.2. Modo NAT, adaptador puente y red interna . 12
1.8. Introducción a la herramienta Wireshark. 14
1.8.1. Descripción de la herramienta Wireshark . 14
1.8.2. Instalación del entorno Wireshark . 16
1.8.3. Captura en tiempo real y en diferido . 17
1.8.4. Métodos básicos de filtrado . 18
1.8.5. Diseño de filtros de captura . 19
1.8.6. Diseño de filtros de visualización. 20
1.9. Conclusiones . 21
1.10. Bibliografía .
1.11. Proyecto práctico .
1.11.1. Descripción del proyecto .
1.11.2. Fases de ejecución.
2. Nivel de aplicación 25
2.1. Introducción.25

2.2. Objetivos .25
2.3. Funciones del nivel de aplicación.26
2.3.1. Funciones de la capa de aplicación.26
2.3.2. Requisitos de las aplicaciones.27
2.4. Aplicaciones cliente-servidor y P2P.28
2.4.1. Aplicaciones cliente-servidor .28
2.4.2. Aplicaciones Peer to Peer (P2P) .29
2.5. Conexiones orientadas y no orientadas a la
conexión.29
2.5.1. Servicios ofrecidos por el nivel de transporte.29
2.5.2. Modos de conexión y flujo de paquetes .30
2.6. Aplicaciones sobre la pila TCP/IP.31
2.6.1. Aplicaciones clásicas sobre TCP/IP.31
2.6.2. Familia de protocolos de aplicación.31
2.7. Chequeo de la disponibilidad de las
aplicaciones.32
2.7.1. Servicios del sistema operativo.32
2.7.2. Herramienta de escaneo de puertos NMAP .33
2.8. Servicio de navegación WEB. .35
2.8.1. Descripción del servicio de navegación WEB.36
2.8.2. Instalación de un servidor WEB. .36
2.8.3. Chequeo mediante comandos del SO, NMAP y el
navegador.36
2.8.4. Análisis del tráfico y paquetes intercambiados
con Wireshark.38
2.9. Servicio DNS.39
2.9.1. Descripción del servicio DNS..39
2.9.2. Instalación y configuración de un servidor
DNS.41
2.9.3. Chequeo con comandos del SO, NMAP y
NSLOOKUP.43
2.9.4. Análisis del tráfico y paquetes intercambiados
con Wireshark.45
2.10. Servicio FTP, TELNET y SSH.45
2.10.1. Demonios INETD y stand alone ..46
2.10.2. Servicios de transferencia de ficheros y de
conexión remota.46
2.10.3. Instalación de los demonios FTP, TELNET y
SSH.49
2.10.4. Chequeo mediante SO, NMAP y APP cliente.49
2.10.5. Análisis del tráfico y paquetes intercambiados
con Wireshark.51
2.11. Conclusiones..54
2.12. Bibliografía.54
2.13. Proyecto práctico.55
2.13.1. Descripción del proyecto.55
2.13.2. Fases de ejecución.55
3. TCP/IP: nivel de transporte y red 57
3.1. Introducción.57
3.2. Objetivos.58

3.3. Historia del modelo TCP/IP.58
3.3.1. Historia del modelo TCP/IP.58
3.3.2. Evolución del IP.59
3.3.3. Evolución del TCP.59
3.4. Funciones de la capa de transporte . 59
3.4.1. Funciones del nivel de transporte . 59
3.4.2. Control de errores . 60
3.4.3. Direccionamiento de aplicaciones (puertos) 61
3.4.4. Segmentación y multiplexación . 65
3.4.5. Control de flujo y de congestión . 66
3.5. Suma de verificación . 67
3.5.1. Mecanismos de suma de verificación . 68
3.5.2. Ejemplo práctico . 69
3.6. Protocolos de transporte UDP/TCP . 70
3.6.1. Protocolo UDP . 70
3.6.2. Formato cabecera UDP e intercambio de
datagramas . 71
3.6.3. Aplicaciones sobre UDP . 72
3.6.4. Protocolo TCP . 72
3.6.5. Formato cabecera TCP e intercambio de
segmentos . 73
3.6.6. Aplicaciones sobre TCP . 76
3.6.7. Funciones avanzadas de TCP . 76
3.7. Funciones de la capa de Internet (red) . 76
3.7.1. Funciones de la capa de Internet . 77
3.7.2. Formato cabecera IPv4 . 77
3.8. Direccionamiento CIDR IPv4 . 78
3.8.1. Direccionamiento IP . 78
3.8.2. CIDR en IPv4 . 79
3.8.3. IP públicas y privadas . 81
3.9. Otros protocolos: ICMP, RIP, OSPF y BGP . 82
3.9.1. Protocolos del nivel de Internet (red) . 82
3.9.2. Protocolo de mensajes de control de Internet
(ICMP) 83
3.9.3. Protocolos de routing: RIP, OSPF y BGP . 83
3.10. Conclusiones . 87
3.11. Bibliografía . 87
3.12. Proyecto práctico . 87
3.12.1. Descripción del proyecto . 87
3.12.2. Fases de ejecución . 87
4. Nivel de Enlace y LAN Cableadas 91
4.1. Introducción.91
4.2. Objetivos.92
4.3. Funciones de la capa de enlace.92
4.3.1. Misión de la capa de enlace.92
4.3.2. Implementación del nivel de enlace y
protocolos.94
4.4. Direcciones MAC.95
4.4.1. Necesidad de las direcciones MAC.95
4.4.2. Formato de las MAC.95
4.5. Protocolo ARP.97

4.5.1. Principios de funcionamiento.97
4.5.2. Resolución ARP.97
4.6. Detección y corrección de errores.99
4.6.1. Códigos de detección de errores vs. corrección
de errores.99
4.6.2. Código redundante cíclico (CRC).100
4.6.3. Ejemplo práctico de uso.102
4.7. LAN cableadas – Estándar Ethernet IEEE 802.3.105
4.7.1. Ethernet IEEE 802.3.105
4.7.2. Dispositivos Ethernet y evolución del
estándar.105
4.7.3. Formato de la cabecera Ethernet.106
4.8. Control de acceso al medio Ethernet
CSMA/CD.107
4.8.1. Medio compartido y control de acceso al
medio.107
4.8.2. Algoritmo CSMA/CD.108
4.9. Servicio DHCP.109
4.9.1. Funciones del DHCP.110
4.9.2. Secuencia de mensajes – Proceso DORA.110
4.9.3. Instalación y configuración de un servidor
DHCP.111
4.10. Servicio NAT.113
4.10.1. Concepto de NAT.113
4.10.2. Gestión de las IP y los puertos.114
4.11. Conclusiones.115
4.12. Bibliografía.116
4.13. Proyecto práctico.116
4.13.1. Descripción del proyecto.116
4.13.2. Fases de ejecución.117
5. Redes inalámbricas: WiFi y redes móviles 5G119
5.1. Introducción.119
5.2. Objetivos.120
5.3. Tecnologías de redes de acceso.120
5.3.1. Redes de acceso.120
5.3.2. Redes de acceso fijo.121
5.3.3. Redes de acceso móvil.122
5.3.4. Movilidad/Cobertura en redes de acceso fijo vs.
redes de acceso móvil123
5.4. Redes inalámbricas.124
5.4.1. Efectos no deseados en los canales
inalámbricos.124
5.4.2. Tecnologías para mejorar la calidad en los
canales radio.126
5.5. Redes WiFi IEEE 802.11 (WiFi-X).127
5.5.1. WLAN WiFi IEEE 802.11.127
5.5.2. Arquitectura de la WLAN IEEE 802.11.128
5.5.3. Conexión a WLAN IEEE 802.11.129
5.5.4. Cabecera de la trama IEEE 802.11.130
5.6. Control de acceso al medio CSMA/CA.132
5.6.1. MAC 802.11.133

5.6.2. Protocolo CSMA/CA en IEEE 802.11.134
5.7. Herramientas de análisis WiFi.135
5.7.1. Análisis del entorno WiFi, herramienta WiFi
Analyzer.135
5.7.2. Análisis de trama IEEE 802.11, herramienta
Network Monitor.136
5.8. Redes móviles celulares: 4G y 5G.138
5.8.1. Evolución de la redes celulares.139
5.8.2. Servicios sobre redes 5G.140
5.8.3. Comparativa de redes 4G vs. 5G.141
5.8.4. Espectro radioeléctrico en redes celulares.142
5.9. Nuevos paradigmas de las redes 5G.143
5.9.1. Mejoras en velocidad y capacidad.143
5.9.2. Reducción de la latencia.144
5.9.3. Network Slicing.145
5.10. Servicio de tethering en redes celulares.146
5.10.1. Conexión vía tethering . 147
5.10.2. Análisis de prestaciones, herramienta
Speedtest 148
5.11. Comparativa redes WiFi vs. redes celulares . 149
5.11.1. Comparativa WiFi 6 vs. 5G . 149
5.11.2. Pros y contras WiFi 6 vs. 5G . 150
5.11.3. Casos de uso . 151
5.11.4. Futuro de las redes inalámbricas 151
5.12. Conclusiones . 152
5.13. Bibliografía . 152
5.14. Proyecto práctico . 153
5.14.1. Descripción del proyecto . 153
5.14.2. Fases de ejecución . 153
6. Seguridad y evolución a IPv6155
6.1. Introducción.155
6.2. Objetivos.156
6.3. Conceptos de seguridad en redes.156
6.3.1. Concepto de seguridad informática.156
6.3.2. Ataques de seguridad.157
6.3.3. Servicios de seguridad.158
6.4. Cifrado simétrico y asimétrico.159
6.4.1. Tipos de cifrado.160
6.4.2. Cifrado simétrico.160
6.4.3. Cifrado asimétrico.161
6.4.4. Comparativa entre cifrado simétrico vs.
asimétrico.163
6.5. Mecanismos de seguridad.164
6.5.1. Seguridad en aplicaciones cliente/servidor
TCP/IP.164
6.5.2. Protocolo TLS.164
6.5.3. IPSec.166
6.6. Escaneo de puertos.168
6.6.1. Escaneo de puertos TCP.168
6.6.2. Escaneo de puertos UDP.169
6.6.3. Legalidad en el escaneo de puertos.170

6.7. Firewalls e IPTABLES.170
6.7.1. Concepto de firewal l .170
6.7.2. Tipos de firewalls .171
6.7.3. Funcionalidad IPTABLES.172
6.7.4. Definición de reglas con IPTABLES.173
6.8. Arquitecturas de seguridad.175
6.8.1. Elementos de una red empresarial.176
6.8.2. Arquitecturas de seguridad.176
6.9. Problemas de IPv4 y evolución a IPv6.177
6.9.1. Protocolo IPv4.177
6.9.2. Protocolo IPv6.178
6.9.3. Cabecera IPv6 vs. IPv4.179
6.10. Direccionamiento en IPv6.180
6.10.1. Tipos de direcciones IPv6.180
6.10.2. Formato de direcciones IPv6.181
6.10.3. Prefijos y subtipos de direcciones IPv6.182
6.11. Configuración IPv6 en nodos de red.184
6.11.1. Configuración IPv6 en Core Network
Emulator.184
6.11.2. Configuración IPv6 en máquinas virtuales
Ubuntu.185
6.12. Conclusiones.187
6.13. Bibliografía.187
6.14. Proyecto práctico.188
6.14.1. Descripción del proyecto.188
6.14.2. Fases de ejecución.188
A. Entorno VirtualBox y SO Ubuntu 191
A.1. Entorno VirtualBox . 191
A.1.1. Instalación del entorno VirtualBox . 192
A.1.2. Manual de usuario, FAQs, HOWTOs y tutoriales
192
A.2. MV con Ubuntu . 192
A.2.1. Descarga e instalación en una máquina virtual .
193
A.2.2. Documentación Ubuntu . 194
B. Entorno Core Network Emulator 197
B.1. Entorno Core Network Emulator . 197
B.2. Simulación y análisis . 198
B.3. Documentación . 199
Índice de figuras 201
Índice de tablas 207
Bibliografía 209