Protocolos de Red

Un protocolo define reglas de comunicación (formato, orden, errores, etc.). Un servicio es una función que se ofrece en red (web, correo, DNS...), normalmente implementada por una aplicación que “habla” uno o varios protocolos.

Esta capa maneja el movimiento de paquetes alrededor de la red.

• Funciones: direccionamiento lógico, enrutamiento de paquetes entre redes.
• Protocolos principales:
  • IP: direccionamiento y enrutamiento de paquetes.
  • ICMP: mensajes de error y diagnóstico.
  • ARP: traduce direcciones IP a direcciones MAC.
  • IGMP: gestiona membresías de grupos multicast.

Proporciona servicios de transporte de datos de extremo a extremo.

• Funciones: segmentación, control de flujo, corrección de errores, multiplexación.
• Protocolos principales:
• TCP: orientado a conexión, confiable, con control de flujo.
• UDP: sin conexión, más rápido pero menos confiable.

Proporciona servicios de red a las aplicaciones del usuario.

• Funciones: interfaz entre aplicaciones y servicios de red.
• Protocolos: HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, POP3, IMAP, DNS, DHCP, SSH, Telnet.

Un protocolo define reglas de comunicación (formato, orden, errores, etc.). Un servicio es una función que se ofrece en red (web, correo, DNS...), normalmente implementada por una aplicación que “habla” uno o varios protocolos.

TCP es un protocolo orientado a conexión que garantiza la entrega confiable de datos.

Características principales:

• Orientado a conexión: establece conexión antes de transmitir (handshake de tres vías).
• Entrega confiable: garantiza que los paquetes lleguen.
• Control de flujo: ajusta velocidad para no saturar al receptor.
• Control de congestión: reduce velocidad si detecta congestión.
• Ordenamiento: entrega en el mismo orden.
• Retransmisión: reenvía lo no confirmado.

Aplicaciones típicas:

• Navegación web (HTTP/HTTPS)
• Correo electrónico (SMTP, POP3, IMAP)
• Transferencia de archivos (FTP, SFTP)
• Acceso remoto (SSH, Telnet)
• Bases de datos

UDP es un protocolo sin conexión que prioriza la velocidad sobre la confiabilidad.

Características principales:

• Sin conexión: no establece conexión previa.
• No confiable: no garantiza entrega.
• Sin control de flujo y sin ordenamiento.
• Menor sobrecarga: cabeceras pequeñas y menos procesamiento.
• Mayor velocidad: ideal para tiempo real.

Aplicaciones típicas:

• Streaming de video y audio
• Videollamadas y VoIP
• Juegos en línea
• DNS (puede usar TCP en casos grandes)
• DHCP
• SNMP

HTTP y HTTPS son los protocolos fundamentales para la navegación web.

HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

• Función: transferencia de páginas web y recursos.
• Puerto: 80
• Características: sin estado, basado en texto, cliente-servidor.
• Métodos: GET, POST, PUT, DELETE, HEAD, OPTIONS, etc.
• Versiones: HTTP/1.0, HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3.

HTTPS (HTTP Secure)

• Función: versión segura que usa TLS/SSL.
• Puerto: 443
• Ventajas: cifrado, autenticación del servidor, integridad.
• Funcionamiento: certificados digitales para conexiones seguras.

DNS traduce nombres de dominio legibles por humanos en direcciones IP.

• Función: resolución de nombres a IP.
• Puerto: 53 (UDP y TCP)
• Estructura: jerárquica distribuida (raíz, TLD, autoritativos, recursivos).
• Registros: A, AAAA, MX, CNAME, TXT, NS, SOA, etc.
• Proceso: consultas recursivas e iterativas.

DHCP automatiza la asignación de configuración de red.

• Función: asignación dinámica de IP y parámetros.
• Puertos: 67 (servidor) y 68 (cliente) usando UDP.
• Proceso: DORA (Discover, Offer, Request, Acknowledge).
• Parámetros: IP, máscara, gateway, DNS, etc.

FTP permite transferir archivos entre sistemas.

• Función: transferencia cliente-servidor.
• Puertos: 21 (control) y 20 (datos) o puertos aleatorios (modo pasivo).
• Modos: activo y pasivo.
• Seguridad: FTPS y SFTP.

Protocolos para envío y recepción de correo electrónico.

SMTP

• Función: envío de correos.
• Puertos: 25, 587 (TLS), 465 (SSL).
• Nota: es de envío, no de recepción.

POP3

• Función: descarga correos al cliente.
• Puertos: 110, 995 (SSL/TLS).
• Nota: suele borrar del servidor tras descargar.

IMAP

• Función: acceso sincronizado con el servidor.
• Puertos: 143, 993 (SSL/TLS).
• Nota: mantiene correos en el servidor (multi-dispositivo).

Por alcance

• IGP: enrutamiento dentro de un sistema autónomo.
• EGP: enrutamiento entre sistemas autónomos.

Por método de cálculo

• Vector distancia: decisiones por distancia (saltos) y dirección.
• Estado de enlace: construyen mapa completo de topología.
• Vector ruta: decisiones con información de ruta completa.

• Tipo: vector distancia
• Métrica: saltos (máximo 15)
• Actualizaciones: cada 30 segundos
• Ventajas: simple
• Desventajas: convergencia lenta; redes pequeñas
• Versiones: RIPv1, RIPv2 (VLSM + auth), RIPng (IPv6)

• Tipo: estado de enlace
• Métrica: costo basado en ancho de banda
• Características: convergencia rápida, VLSM, áreas jerárquicas
• Ventajas: escalable, eficiente en ancho de banda
• Desventajas: más complejo, consume más recursos
• Versiones: OSPFv2 (IPv4), OSPFv3 (IPv6)

• Tipo: vector distancia avanzado (a veces “híbrido”)
• Métrica: compuesta (BW, retardo, carga, confiabilidad)
• Características: updates parciales, DUAL
• Ventajas: convergencia rápida, eficiente
• Desventajas: históricamente propietario de Cisco (ahora parcialmente abierto)

• Tipo: vector ruta
• Características: decisiones con atributos de ruta
• Uso: principal protocolo de Internet; conecta sistemas autónomos
• Ventajas: muy escalable; políticas complejas
• Desventajas: configuración compleja; convergencia lenta
• Sesiones: iBGP (interno) y eBGP (externo)

TLS (y su predecesor SSL) proporciona comunicaciones seguras en Internet.

• Función: cifrar comunicación cliente-servidor.
• Componentes: Handshake (negociación) y Record (datos cifrados).
• Versiones: SSL 2.0, SSL 3.0, TLS 1.0, 1.1, 1.2, 1.3.
• Aplicaciones: HTTPS, FTPS, SMTPS, etc.

Conjunto de protocolos para asegurar comunicaciones IP con autenticación y cifrado por paquete.

• Modos: transporte (protege carga útil) y túnel (protege todo el paquete).
• Protocolos: AH y ESP.
• Uso: VPNs y comunicaciones seguras entre redes.

Conexión segura para administración remota.

• Puerto: 22
• Características: cifrado, autenticación fuerte, integridad.
• Usos: acceso remoto, SFTP, túneles.

RADIUS

• Puertos: 1812 (auth) y 1813 (accounting).
• Características: estándar abierto, ampliamente adoptado.
• Limitación: cifra solo la contraseña.

TACACS+

• Puerto: 49
• Características: cifra toda la comunicación; separación AAA.
• Limitación: propietario de Cisco (con implementaciones abiertas).

Protocolo de autenticación con criptografía simétrica y autenticación fuerte.

• Características: autenticación mutua, tickets, servidor centralizado.
• Uso: Active Directory y entornos Unix/Linux.

Última versión de HTTP, basada en QUIC.

• Características: usa UDP en lugar de TCP; reduce latencia; mejor manejo de pérdidas.
• Ventajas: mejor en móvil y redes con pérdida; multiplexación mejorada.
• Estado: adopción progresiva por sitios y CDNs.

Protocolo de transporte (Google) que combina características de TCP, TLS y HTTP/2 sobre UDP.

• Características: conexión más rápida; mejora cambios de red.
• Ventajas: reduce latencia; mejora experiencia móvil.

Framework RPC de alto rendimiento.

• Características: basado en HTTP/2; serialización con Protocol Buffers.
• Ventajas: eficiente en microservicios; streaming bidireccional.

MQTT

• Características: ligero; pub/sub; ideal para dispositivos limitados.
• Uso: comunicación IoT con servidores.

CoAP

• Características: diseñado para recursos limitados; similar a HTTP pero más ligero.
• Uso: sensores y automatización del hogar.

IPv4 utiliza direcciones de 32 bits (4.3 mil millones), mientras que IPv6 utiliza direcciones de 128 bits (prácticamente ilimitadas). IPv6 también ofrece mejor seguridad integrada, autoconfiguración, eliminación de NAT y mejor soporte para movilidad. La adopción ha sido lenta por la complejidad de transición y soluciones temporales como NAT para IPv4.

Depende de los requisitos: TCP cuando la confiabilidad es crítica (web, email, archivos). UDP cuando prima baja latencia (streaming, juegos, VoIP). Algunas apps modernas usan ambos.

Proceso de establecimiento de conexión TCP:

1. SYN: el cliente envía SYN con un número de secuencia inicial.
2. SYN-ACK: el servidor responde confirmando y enviando su número.
3. ACK: el cliente confirma el número del servidor.

Garantiza que ambas partes estén listas y sincroniza números de secuencia.

Un puerto es un número de 16 bits (0–65535) que identifica una aplicación o proceso. Permite que múltiples apps usen simultáneamente la red.

Operan en capas distintas del modelo TCP/IP:

• ARP: (Acceso a red) traduce IP → MAC dentro de la LAN.
• IP: (Internet) direcciona y enruta paquetes entre redes.
• TCP: (Transporte) comunicación confiable y ordenada entre aplicaciones.

Al enviar datos: TCP segmenta y añade control, IP añade direcciones origen/destino, y ARP resuelve la MAC del siguiente salto.

• "TCP/IP Illustrated" — Richard Stevens
• "Computer Networks" — Andrew S. Tanenbaum
• "Network Warrior" — Gary A. Donahue
• "Internet Routing Architectures" — Sam Halabi

• Wireshark: analizador de protocolos
• tcpdump: captura por CLI
• Nmap: escáner de puertos y análisis
• Netcat: lectura/escritura a través de conexiones

• RFCs de IETF
• RFC Editor
• Herramientas IETF

• Modelo OSI
• Direccionamiento IP
• Fundamentos de redes
• Herramientas