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📚 REDES — MODELO OSI, TCP/IP, IPv4 e IPv6

Clase magistral para el examen TAI

🎓 Cómo usar este documento: Lee la explicación de cada bloque temático y responde las preguntas antes de pasar al siguiente. Las soluciones comentadas están al final.


BLOQUE 1 — MODELO OSI (Open Systems Interconnection)

¿Qué es el modelo OSI?

El modelo OSI es un modelo de referencia para protocolos de red cuyo objetivo es conseguir interconectar sistemas de procedencia distinta para que puedan intercambiar información sin impedimentos derivados de los protocolos propietarios de cada fabricante. Fue desarrollado por la ISO (International Organization for Standardization).

💡 Clave conceptual: OSI no implementa protocolos concretos; define la funcionalidad que deben tener para conseguir un estándar. Lo que realmente separa el problema es la división en 7 capas o niveles de abstracción.

Cada capa realiza un subconjunto de tareas relacionadas entre sí, hace uso de los servicios de la capa inmediatamente inferior y proporciona servicios a su capa inmediatamente superior. Las capas se comunican mediante bloques de datos denominados PDU (Protocol Data Unit).


Las 7 capas del modelo OSI — Vista general

MODELO OSI
│
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│  │  7. APLICACIÓN      │ PDU: Datos    │ Equipos: Servidores, PCs
│  │  6. PRESENTACIÓN    │ PDU: Datos    │
│  │  5. SESIÓN          │ PDU: Datos    │  ← Capas de SOFTWARE
│  │  4. TRANSPORTE      │ PDU: Segmento/Datagrama │ "Corazón del OSI"
│  ├─────────────────────────────────────────────────────┤
│  │  3. RED             │ PDU: Paquete  │ Equipos: Routers
│  │  2. ENLACE DE DATOS │ PDU: Trama    │ Equipos: Switches, Bridges
│  │  1. FÍSICA          │ PDU: Bit      │ Equipos: Hubs, Repetidores
│  └─────────────────────────────────────────────────────┘

💡 Mnemotecnia para recordar las capas de abajo a arriba: Física Enlace Red Transporte Sesión Presentación Aplicación → "Fácil Es Recordar Todo Si Practicamos Algo"


Capa 1 — FÍSICA (Physical Layer)

Elemento Contenido
Función Transmisión de bits sin procesar a través de un medio físico
PDU Bit
Responsabilidades Características eléctricas, mecánicas y de procedimiento; voltajes, tiempos de señal y codificación de bits
Equipos Hubs, repetidores, cables, adaptadores NIC (nivel físico)
Protocolos / Estándares RS-232, RJ45, V.34, 100BASE-TX, SDH, DSL, 802.11, Bluetooth, USB, fibra óptica

Medios de transmisión guiados:

Medio Características clave
Par trenzado UTP Mejor relación calidad/precio; más utilizado; 4 pares de cobre; categorías Cat.5 (100 Mbps) a Cat.7a (10 Gbps / 1000 MHz)
Par trenzado STP Mayor precio; menor susceptibilidad a interferencias electromagnéticas
Cable coaxial Núcleo de cobre + blindaje de malla; RG-58 (50Ω, redes 10BASE-2), RG-59 (75Ω, TV cable), RG-6U (75Ω, satélite y HD)
Fibra óptica monomodo El haz no rebota en el cladding; longitudes de onda 1.310 y 1.550 nm; enlaces intercontinentales y de campus
Fibra óptica multimodo Transmite más de un modo de luz; longitudes de onda 850-1.300 nm; uso dentro de edificios (OM1: 62.5/125 µm, OM2: 50/125 µm)

Medios de transmisión no guiados (inalámbricos):

Tecnología Características
Radiofrecuencia (RF) 3 KHz a 300 GHz
Microondas 300 MHz a 300 GHz; incluye WiFi, WiMAX, Bluetooth
Infrarrojos 430 THz a 300 GHz; estándar IrDA; corto alcance; no atraviesa paredes

Bandas de telefonía móvil en España:

Generación Bandas
2G 900 MHz y 1.800 MHz
3G 900 MHz y 2.100 MHz
4G 800 MHz y 1.800 MHz
5G 700 MHz, 1.500-3.600 MHz y 2.600 MHz

Efectos negativos sobre la señal: atenuación, interferencia, ruido, desfase, dispersión.


Elemento Contenido
Función Transmisión de datos fiable entre dos dispositivos de una misma red; detección y corrección de errores; control de flujo a nivel de enlace
PDU Trama (Frame)
Equipos Switches, Bridges (puentes)
Subcapas LLC (Logical Link Control) — comunicación entre capas superiores e inferiores / MAC (Media Access Control) — direccionamiento físico, implementada en hardware (NIC)

Protocolos destacados de la Capa 2:

Protocolo Descripción
Ethernet (IEEE 802.3) Estándar de LAN más utilizado; define cableado y formatos de trama
Wi-Fi (IEEE 802.11) Protocolo para redes inalámbricas WLAN
VLAN (IEEE 802.1Q) Redes lógicas independientes sobre una misma red física
STP (IEEE 802.1D) Spanning Tree Protocol: evita bucles en redes conmutadas mediante árbol de expansión
LACP (IEEE 802.1AX) Agregación de múltiples enlaces físicos en una interfaz lógica (trunking)
PPP Point-to-Point Protocol: conexión directa entre dos nodos con autenticación, cifrado y compresión
Frame Relay Conmutación de paquetes para WAN; transmisión de tramas de tamaño variable
HDLC High-Level Data Link Control: protocolo punto a punto con recuperación de errores
Token Ring (IEEE 802.5) Topología lógica en anillo; método de acceso con testigo (token) de 10 ms máximo
FDDI Fiber Distributed Data Interface: estándar ISO/ANSI sobre fibra óptica; basado en Token Ring
ATM Asynchronous Transfer Mode: celdas de tamaño fijo; multiplexación temporal asíncrona
ARP Address Resolution Protocol: traduce direcciones IP a direcciones MAC
RARP Reverse ARP: inverso de ARP, asigna IP a un dispositivo que solo tiene dirección MAC

Estándares Ethernet (velocidad / distancia / medio):

Estándar Velocidad Distancia Medio
10BaseT 10 Mbps 100 m Par trenzado
100BaseTX 100 Mbps 100 m Par trenzado Cat.5
1000BaseT 1.000 Mbps 100 m Par trenzado Cat.5e o 6
1000BaseSX 1.000 Mbps 550 m Fibra óptica multimodo
1000BaseLX 1.000 Mbps 5.000 m Fibra óptica monomodo
10000BaseT 10.000 Mbps 100 m Par trenzado Cat.6a o 7
10000BaseLR 10.000 Mbps 10.000 m Fibra óptica monomodo

Mecanismos de detección/corrección de errores en Capa 2:
- CRC (Cyclic Redundancy Check): detección de errores mediante polinomios; el más utilizado en redes digitales
- Checksum: detecta cambios en una secuencia de datos verificando que coincida la suma inicial y final
- Paridad: bit de paridad para verificar la integridad del dato


Capa 3 — RED (Network Layer)

Elemento Contenido
Función Enrutamiento de paquetes entre redes distintas; direccionamiento lógico
PDU Paquete (Packet)
Equipos Routers, firewalls

Protocolos de la Capa 3:

CAPA DE RED — PROTOCOLOS
├── Protocolos IP
│     ├── IPv4 (direcciones 32 bits)
│     └── IPv6 (direcciones 128 bits)
├── Protocolos de control
│     ├── ICMP — mensajes de error y diagnóstico (ping, traceroute)
│     └── IGMP — gestión de grupos multicast
├── Protocolos de enrutamiento INTERNO (IGP)
│     ├── Vector de Distancia
│     │     ├── RIP v1/v2 (máx. 15 saltos; algoritmo Bellman-Ford)
│     │     ├── RIPng (para IPv6; puerto UDP 521)
│     │     ├── IGRP (propietario Cisco; con clase)
│     │     └── EIGRP (propietario Cisco avanzado; sin clase)
│     └── Estado de Enlace
│           ├── OSPF v2 (para IPv4; algoritmo Dijkstra; sin TCP/UDP; usa IP directo)
│           ├── OSPF v3 (para IPv6)
│           └── IS-IS (para dominios grandes; soporta X.25, broadcast, punto a punto)
├── Protocolo de enrutamiento EXTERNO (EGP)
│     └── BGP (Border Gateway Protocol; puerto TCP 179; entre sistemas autónomos)
└── Seguridad y etiquetado
      ├── IPsec (autenticación y cifrado; modo transporte y modo túnel)
      └── MPLS (etiquetas en lugar de IPs para conmutación más rápida)

OSPF — datos clave:
- Protocolo de estado de enlace; algoritmo Dijkstra
- Usa multicast: 224.0.0.5 (todos los routers OSPF) y 224.0.0.6 (routers designados)
- Encapsulado directamente sobre IP (no usa TCP ni UDP)
- Se divide en áreas; existe un área backbone central a la que se conectan el resto

ICMP — mensajes importantes:

Mensaje Función
Echo Request / Echo Reply Base del comando ping
Destination Unreachable El router considera inalcanzable el destino
Time Exceeded TTL llegó a 0; base del comando traceroute
Mask Request Solicitar máscara de subred a un router

Modos de funcionamiento interno del nivel de red:
- Datagramas: cada paquete se encamina independientemente (no requiere conexión previa)
- Circuitos virtuales: se establece conexión previa; los routers reservan recursos para ese circuito


Capa 4 — TRANSPORTE (Transport Layer)

Elemento Contenido
Función Comunicación extremo a extremo entre aplicaciones; segmentación, control de flujo y control de errores
PDU Segmento (TCP) / Datagrama (UDP)
Apodo "Corazón del OSI"

TCP vs UDP — comparación:

Característica TCP UDP
Orientado a conexión ✅ Sí ❌ No
Garantía de entrega ✅ Sí ❌ No
Control de flujo ✅ Sí (ventanas deslizantes) ❌ No
Orden de entrega ✅ Garantizado ❌ No garantizado
Velocidad Más lento Más rápido
Uso típico Web, email, FTP, SSH DNS, DHCP, streaming, juegos

Establecimiento de conexión TCP — 3-way handshake:

Cliente                    Servidor
  │──── SYN ────────────────►│
  │◄─── SYN/ACK ─────────────│
  │──── ACK ────────────────►│
         [Conexión establecida]

Fin de conexión TCP — 4-way handshake:

FIN-ACK / FIN-ACK (cada lado cierra independientemente)

Mecanismos de fiabilidad TCP:
- Números de secuencia: identifican los bytes del flujo de datos
- ACK (asentimiento): el receptor confirma la recepción de datos
- SACK (Selective Acknowledgement): el receptor indica exactamente qué fragmentos ha recibido; el emisor solo retransmite los que faltan
- Checksum: complemento a uno de la suma del contenido de cabecera y datos
- Ventanas deslizantes: control de flujo; el receptor especifica en cada segmento cuántos bytes puede almacenar en buffer

Otros protocolos de la capa de transporte:

Protocolo Descripción
SCTP Stream Control Transmission Protocol: combina TCP y UDP; soporta multi-homing y múltiples flujos
DCCP Datagram Congestion Control Protocol: control de congestión más avanzado que UDP, sin fiabilidad de TCP

Capa 5 — SESIÓN (Session Layer)

Elemento Contenido
Función Establecer, gestionar y finalizar sesiones de comunicación entre aplicaciones
Responsabilidades Establecimiento de sesión, sincronización, control de diálogo (dúplex/semidúplex), reinicio y recuperación

Protocolos de la Capa 5:

Protocolo Descripción
NetBIOS Identificación de equipos en LAN por nombre; sesiones, datagramas y broadcast
RPC Remote Procedure Call: ejecución de procedimientos en máquina remota como si fueran locales; usa "stubs" en cliente y servidor
SMB Server Message Block: acceso a archivos, impresoras y recursos de red
SCP Secure Copy Protocol: transferencia segura de archivos usando SSH como protocolo subyacente
H.323 Comunicación multimedia (voz y video) a través de redes IP
X.509 Certificado digital; base de las PKI; usado en SSL, TLS y S/MIME
OCSP Online Certificate Status Protocol: verifica el estado de vigencia de certificados X.509 (alternativa a las CRL)

Capa 6 — PRESENTACIÓN (Presentation Layer)

Elemento Contenido
Función Traducción, encriptación y compresión de datos entre capas 5 y 7
3 funciones clave Formateo de datos + Cifrado de datos + Compresión de datos

Protocolos y estándares de la Capa 6:

Protocolo / Estándar Descripción
SSL (Secure Sockets Layer) Protocolo de seguridad; usa certificados X.509 y criptografía asimétrica. La última versión SSL 3.0 está obsoleta (reemplazada por TLS)
TLS (Transport Layer Security) Sucesor de SSL; última versión TLS 1.3; subprotocolos: Record Protocol, ChangeCipherSpec, Alert y Handshake
JPEG Compresión de imágenes digitales
MPEG Estándares para compresión de video y audio
ASCII Código de caracteres para texto en computadoras
EBCDIC Código de caracteres para sistemas mainframe
ASN.1 Abstract Syntax Notation One: descripción de estructuras de datos independiente del sistema
XDR External Data Representation: transferencia de datos entre distintas arquitecturas

Handshake TLS — fases:

1. Cliente → ServerHello (ClientHello con versión, cifrado y número aleatorio)
2. Servidor → ServerHello (versión, cifrado elegido, número aleatorio)
3. Servidor → Certificado + ServerKeyExchange + ServerHelloDone
4. Cliente → ClientKeyExchange (PreMasterSecret cifrada con clave pública del servidor)
5. Ambos calculan la clave de sesión (Master Secret)
6. Cliente → ChangeCipherSpec + Finished
7. Servidor → ChangeCipherSpec + Finished
→ Conexión segura establecida

Capa 7 — APLICACIÓN (Application Layer)

Elemento Contenido
Función Proporciona servicios de red directamente a las aplicaciones y usuarios finales

Protocolos y puertos de la Capa 7:

Protocolo Puerto Transporte Descripción
FTP (datos/control) 20-21 TCP Transferencia de archivos
SSH 22 TCP Acceso remoto seguro; cifrado de toda la sesión
Telnet 23 TCP Acceso remoto sin cifrado; usar solo en redes privadas seguras
SMTP 25 TCP Envío de correo electrónico entre servidores
DNS 53 UDP Resolución de nombres de dominio a IPs
DHCP 67 (srv) / 68 (cli) UDP Asignación dinámica de IPs
HTTP 80 TCP Transferencia hipertexto (web)
POP3 110 TCP Recuperación de correo electrónico
NTP 123 UDP Sincronización de tiempo de red
NetBIOS 137/138/139 TCP Comunicación en redes locales
IMAP4 143 TCP Gestión y recuperación de correo (sincronización multidispositivo)
SNMP 161/162 TCP Gestión y monitoreo de dispositivos de red
LDAP 389 TCP Acceso a servicios de directorio
HTTPS 443 TCP HTTP sobre TLS/SSL (seguro)
RDP 3389 TCP Escritorio remoto

⚠️ Diferencia POP3 vs IMAP: POP3 descarga el correo del servidor; IMAP lo sincroniza en múltiples dispositivos.

⚠️ Diferencia SSH vs Telnet: ambos permiten acceso remoto, pero SSH cifra toda la comunicación. Telnet envía en texto claro.

DNS — tipos de registros:

Registro Función
A Nombre de host → IPv4
AAAA Nombre de host → IPv6
CNAME Alias de otro nombre de dominio
MX Servidor de correo del dominio
NS Servidor de nombres autoritativo del dominio
PTR Registro inverso: IP → nombre de dominio
SOA Información sobre el servidor DNS primario de zona
TXT Texto arbitrario; también usado para SPF
SPF Identifica servidores SMTP autorizados para enviar correo del dominio

DNS — tipos de consulta:
- Recursiva: el servidor responde con la respuesta final (hace él todas las consultas intermedias); la usan los equipos cliente
- Iterativa: el servidor puede responder con la dirección de otro servidor DNS; la usan los servidores entre sí

DNS — tipos de servidor:
- Primario (autoritativo): almacena los datos del espacio de nombres; permite lectura y escritura
- Secundario (alternativo): solo lectura; obtiene datos del primario mediante transferencia de zona
- Local (caché): no es autoritativo; almacena respuestas en caché para agilizar consultas repetidas

HTTP — métodos:

Método Función
GET Leer una representación de un recurso
POST Enviar datos al servidor (cambia estado)
PUT Actualizar o crear un recurso
DELETE Eliminar un recurso
HEAD Igual que GET pero sin cuerpo de respuesta (solo cabeceras)
OPTIONS Describir opciones de comunicación disponibles
PATCH Modificaciones parciales de un recurso

HTTP — códigos de respuesta:

Rango Tipo
1xx Respuestas informativas
2xx Respuestas satisfactorias (200 OK)
3xx Redirecciones (301 Moved Permanently)
4xx Errores del cliente (400 Bad Request, 401 Unauthorized, 403 Forbidden)
5xx Errores del servidor (500 Internal Server Error, 503 Service Unavailable)

FTP — modos de conexión:
- Modo activo: el servidor se conecta al cliente para enviar los datos (usa puerto 21 para control)
- Modo pasivo: el cliente inicia también la conexión de datos (el servidor indica el puerto aleatorio >1023)

DHCP — métodos de asignación de IP:

Método Descripción
Estática/Manual IP fija asignada a una máquina determinada; sin reutilización
Automática Primera vez que solicita, le asigna una IP hasta que la libere
Dinámica Único método que permite reutilización dinámica de IPs; el administrador define un rango

🧪 TEST — BLOQUE 1: Modelo OSI

1. ¿Cuántas capas tiene el modelo OSI?


2. ¿Cuál es la PDU (unidad de datos) de la capa de Transporte para el protocolo TCP?


3. ¿En qué capa del modelo OSI opera un Switch?


4. ¿Qué protocolo de la capa de Red usa el algoritmo de Dijkstra y se encapsula directamente sobre IP (sin TCP ni UDP)?


5. El establecimiento de una conexión TCP utiliza:


6. El cierre de una conexión TCP utiliza:


7. ¿Qué capa del modelo OSI se encarga de la traducción, encriptación y compresión de datos?


8. ¿Qué protocolo permite ejecutar procedimientos en una máquina remota como si fueran locales, usando "stubs" en ambos extremos?


9. ¿Cuál es el protocolo de la capa de Aplicación para la asignación dinámica de direcciones IP?


10. El protocolo BGP opera en:


11. ¿Qué diferencia existe entre una consulta DNS recursiva y una iterativa?


12. El protocolo OCSP sirve para:


13. El protocolo RIP tiene como límite máximo de saltos:


14. ¿Qué protocolo de la capa de Transporte combina características de TCP y UDP, soportando multi-homing y múltiples flujos de datos en una sola conexión?


15. ¿En qué modo de FTP es el servidor quien inicia la conexión de datos hacia el cliente?



BLOQUE 2 — MODELO TCP/IP

¿Qué es el modelo TCP/IP?

El modelo TCP/IP es el modelo de comunicaciones real de Internet. Describe un conjunto de guías para que los equipos puedan comunicarse en una red. Provee conectividad de extremo a extremo especificando cómo los datos deben ser formateados, direccionados, transmitidos, enrutados y recibidos.

Las 4 capas del modelo TCP/IP y equivalencia con OSI

TCP/IP OSI equivalente Función Protocolos principales
Aplicación Capas 7, 6 y 5 Servicios para el usuario HTTP, FTP, SMTP, DNS, SSH, DHCP, SNMP, RIP
Transporte Capa 4 Comunicación extremo a extremo TCP, UDP, ICMP (algunos autores), DCCP
Internet Capa 3 Encaminamiento de paquetes IP, ICMP, IPsec, IGMP
Interfaz de Red / Acceso a la red Capas 2 y 1 Envío físico de datos ARP, NDP, L2TP, Ethernet
MODELO OSI          MODELO TCP/IP
─────────────       ──────────────
7. Aplicación  ┐
6. Presentación├──► Aplicación
5. Sesión      ┘
4. Transporte  ────► Transporte
3. Red         ────► Internet
2. Enlace      ┐
1. Física      ┘──► Acceso a la red (Interfaz de Red)

💡 Diferencia clave: OSI tiene 7 capas (modelo teórico de referencia); TCP/IP tiene 4 capas (modelo práctico de implementación). Las capas de Aplicación, Presentación y Sesión de OSI se fusionan en una única capa de Aplicación en TCP/IP.


Puertos TCP/UDP — clasificación

Categoría Rango Descripción
Well Known 0 – 1023 Asignados por la IANA; usados por el sistema o procesos con privilegios
Registered 1024 – 49151 Empleados por aplicaciones de usuario registradas por terceros
Dinámicos / Privados 49152 – 65535 Usados temporalmente por aplicaciones de usuario; sin significado fuera de la conexión

🧪 TEST — BLOQUE 2: Modelo TCP/IP

16. ¿Cuántas capas tiene el modelo TCP/IP?


17. ¿Qué capas del modelo OSI equivalen a la capa de Aplicación del modelo TCP/IP?


18. ¿Cuál es el rango de puertos "Well Known" (asignados por la IANA)?


19. ¿En qué capa del modelo TCP/IP opera el protocolo ARP?



BLOQUE 3 — PROTOCOLO IPv4

Direcciones IPv4 — Clases

Las direcciones IPv4 son números binarios de 32 bits divididas en parte de red y parte de host. Existen 5 clases:

Clase Bits iniciales Rango primer octeto Máscara por defecto Uso
A 0 1 – 126 /8 (255.0.0.0) Redes muy grandes
B 10 128 – 191 /16 (255.255.0.0) Redes medianas
C 110 192 – 223 /24 (255.255.255.0) Redes pequeñas
D 1110 224 – 239 Multicast
E 1111 240 – 255 Investigación (reservada)

Número de redes y hosts por clase:

Clase Bits de red (libres) Nº de redes Bits de host Hosts por red
A 7 126 (128 - 2 reservadas) 24 16.777.214
B 14 16.384 16 65.534
C 21 2.097.152 8 254

⚠️ Cálculo de hosts: 2^(bits de host) - 2 (se restan: dirección de red y dirección de broadcast)


Direcciones IPv4 privadas (RFC 1918)

Clase Rango privado Máscara Uso
A 10.0.0.0 – 10.255.255.255 /8 (255.0.0.0) Grandes redes privadas
B 172.16.0.0 – 172.31.255.255 /12 (255.240.0.0) Medianas redes privadas
C 192.168.0.0 – 192.168.255.255 /16 (255.255.0.0) Pequeñas redes privadas

💡 Las IPs privadas no se enrutan en Internet. Para acceder a Internet se usa NAT (Network Address Translation). La variante PAT (Port Address Translation) sustituye también puertos TCP/UDP, permitiendo que múltiples equipos compartan una sola IP pública.


Direcciones IPv4 especiales y reservadas

Dirección Uso
0.0.0.0/8 Red por defecto / host desconocido
127.0.0.0/8 Loopback (habitualmente 127.0.0.1 = máquina local)
169.254.0.0/16 APIPA (Automatic Private IP Addressing) — Clase B link-local; se asigna automáticamente si no hay servidor DHCP
224.0.0.0/4 Clase D — Multicast
240.0.0.0/4 Clase E — Investigación y desarrollo (reservada)
255.255.255.255 Broadcast a nivel local

Cabecera IPv4 — campos principales (20 bytes mínimo)

Campo Bits Descripción
Versión 4 Valor = 4 para IPv4
IHL (Internet Header Length) 4 Longitud de cabecera en palabras de 32 bits; mínimo = 5 (20 bytes)
Tipo de servicio / DSCP 8 Calidad de servicio (QoS)
Longitud total 16 Tamaño total del paquete; máximo 65.535 bytes
Identificación 16 Identificador único para reensamblado de fragmentos
Banderas (Flags) 3 Bit 0: reservado (0); DF (Don't Fragment); MF (More Fragments)
Desplazamiento de fragmento 13 Posición del fragmento en el paquete original
TTL (Time To Live) 8 Decrece en cada salto; a 0 el paquete se descarta
Protocolo 8 Capa superior encapsulada: TCP = 6, UDP = 17
Checksum de cabecera 16 Verificación de integridad de la cabecera (no de los datos)
IP de origen 32 Dirección del emisor
IP de destino 32 Dirección del receptor
Opciones Variable Información adicional de enrutamiento (opcional)
Relleno Variable Alinea la cabecera a múltiplo de 32 bits

Subnetting — subdivisión de redes

Objetivo: controlar el tráfico broadcast y crear redes lógicas separadas dentro de una organización.

FLSM (Fixed Length Subnet Mask): todas las subredes con igual máscara.

Fórmula subredes: 2^(bits robados) = número de subredes
Fórmula hosts:    2^(bits restantes de host) - 2 = hosts utilizables

Ejemplo con 192.168.1.0 robando 1 bit:
  → 2 subredes: 192.168.1.0/25 y 192.168.1.128/25
  → Hosts por subred: 2^7 - 2 = 126

VLSM (Variable Length Subnet Mask): máscaras de longitud variable; permite ajustar el tamaño de cada subred a sus necesidades reales. Más eficiente en el uso de direcciones IP.

CIDR (Classless Inter-Domain Routing): reemplaza el sistema de clases; usa VLSM para asignar prefijos de longitud arbitraria (ej: /22, /27, /30…).

Tipos de IP:
- Estáticas: siempre la misma IP; usadas por servidores
- Dinámicas: cambia en cada conexión; asignadas por DHCP; usadas por clientes de ISP


🧪 TEST — BLOQUE 3: IPv4

20. ¿Cuántos bits tiene una dirección IPv4?


21. ¿Cuál es la dirección de loopback en IPv4?


22. Una dirección IP de clase C utiliza los primeros __ octetos para identificar la red:


23. ¿Cuál es el rango de direcciones IP privadas de clase B?


24. ¿Para qué se usa la dirección 169.254.0.0/16 en IPv4?


25. En la cabecera IPv4, el campo TTL:


26. El tamaño mínimo de la cabecera IPv4 es:


27. En el campo Protocolo de la cabecera IPv4, el valor 6 corresponde a:


28. Si una red 192.168.1.0/24 se divide en 2 subredes iguales con FLSM robando 1 bit, ¿cuántos hosts utilizables tiene cada subred?


29. ¿Qué diferencia hay entre FLSM y VLSM?



BLOQUE 4 — PROTOCOLO IPv6

¿Por qué IPv6?

IPv6 se implementó con la definición de la norma RFC 2460 y está destinado a sustituir a IPv4 de forma definitiva ante el agotamiento de direcciones.

Característica IPv4 IPv6
Tamaño dirección 32 bits 128 bits
Notación Decimal con puntos Hexadecimal con dos puntos (8 grupos de 4 hex)
Broadcast No (reemplazado por multicast)
Fragmentación En routers intermedios Solo en el nodo origen
Cabecera Variable (mín. 20 bytes) Fija (40 bytes)
Checksum cabecera No (se elimina para mayor eficiencia)
TTL Campo TTL Campo Límite de saltos (Hop Limit)

Compresión de direcciones IPv6:

2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab
= 2001:0DB8::1428:57ab  (grupos de ceros consecutivos → ::, solo una vez)


Tipos de direcciones IPv6

Tipo Descripción Prefijo
Unicast Un único interfaz de red; los primeros 64 bits = prefijo de red Varios
Anycast Asignada a varias interfaces; el paquete llega al nodo más cercano Comparte espacio con unicast
Multicast Entregada a todos los interfaces del grupo; reemplaza el broadcast FF00::/8

Direcciones IPv6 especiales y reservadas

Dirección Equivalente IPv4 Uso
::1/128 127.0.0.1 Loopback
::/128 0.0.0.0 Dirección no especificada (sin IP asignada)
FE80::/10 169.254.0.0/16 Link-local unicast (solo válida en el enlace local; asignación automática sin DHCP)
FC00::/7 (FD00::/8) 10.x.x.x / 172.16.x.x / 192.168.x.x ULA (Unique Local Address) = IPs privadas IPv6
FF00::/8 224.0.0.0/4 Multicast
2002::/16 Esquema de transición 6to4 (envía IPv6 sobre IPv4)
::ffff:0:0/96 Mapeo de dirección IPv4 en IPv6 (compatibilidad dual stack)
2001:DB8::/32 Reservada para documentación y ejemplos
FF02::1 Todos los nodos en el enlace local
FF02::2 Todos los routers en el enlace local

Cabecera IPv6 — campos principales (40 bytes fijos)

Campo Bits Descripción
Versión 4 Valor = 6 para IPv6
Clase de tráfico 8 Similar al Tipo de Servicio de IPv4; usado para QoS
Etiqueta de flujo 20 Campo nuevo en IPv6: identifica flujos que requieren tratamiento especial (video en tiempo real, VoIP)
Tamaño de carga útil 16 Tamaño de los datos; máximo 65.535 bytes
Siguiente cabecera 8 Similar al campo Protocolo de IPv4; indica cabecera de extensión o protocolo superior
Límite de saltos 8 Equivalente al TTL de IPv4
Dirección de origen 128 IP origen
Dirección de destino 128 IP destino

Cabeceras de extensión IPv6 (se insertan solo cuando son necesarias):

Cabecera Función
Hop-by-Hop Options Se examina en cada nodo de la ruta
Routing Header Lista de nodos intermedios que debe seguir el paquete
Fragment Header Gestiona la fragmentación (solo en el nodo origen)
Destination Options Solo procesada en el nodo destino
Authentication Header Integridad y autenticación (no confidencialidad)
Encapsulation Security Payload Integridad, confidencialidad y autenticación

Diferencias clave IPv4 vs IPv6

Aspecto IPv4 IPv6
Dirección 32 bits 128 bits
Tamaño cabecera Variable (mín. 20 B) Fija 40 bytes
Broadcast No (multicast)
Fragmentación Routers intermedios Solo nodo origen
Checksum cabecera No
Campo TTL TTL Hop Limit
Campo nuevo Etiqueta de flujo (Flow Label)
ARP ARP NDP (Neighbor Discovery Protocol)
DHCP DHCP DHCPv6 o autoconfiguración SLAAC

🧪 TEST — BLOQUE 4: IPv6

30. ¿Cuántos bits tiene una dirección IPv6?


31. ¿Cuál es el equivalente IPv6 a la dirección de loopback 127.0.0.1 de IPv4?


32. IPv6 no implementa direcciones broadcast. ¿Qué mecanismo las reemplaza?


33. ¿Cuál es el tamaño fijo de la cabecera IPv6?


34. Las direcciones ULA (Unique Local Addresses) en IPv6 son equivalentes a:


35. ¿Qué campo de la cabecera IPv6 es completamente nuevo respecto a IPv4 y permite identificar flujos de datos para aplicaciones de tiempo real?


36. En IPv6, la fragmentación de paquetes es gestionada por:


37. El prefijo FF00::/8 en IPv6 identifica:


38. El esquema de transición 6to4 en IPv6 utiliza el prefijo:



✅ SOLUCIONES COMENTADAS


1 → c) El modelo OSI tiene 7 capas: Física, Enlace de datos, Red, Transporte, Sesión, Presentación y Aplicación.

2 → d) La PDU de la capa de Transporte para TCP es el Segmento. Para UDP es el Datagrama. El Bit es de la capa Física; la Trama de Enlace de datos; el Paquete de la capa de Red.

3 → b) Un Switch opera en la Capa 2 (Enlace de datos) y trabaja con direcciones MAC. Los Hubs y repetidores operan en Capa 1. Los Routers operan en Capa 3.

4 → c) OSPF (Open Shortest Path First) usa el algoritmo de Dijkstra y se encapsula directamente sobre el protocolo IP (no usa TCP ni UDP). Usa las direcciones multicast 224.0.0.5 y 224.0.0.6.

5 → b) El establecimiento de conexión TCP usa el 3-way handshake: SYN → SYN/ACK → ACK. Es fundamental distinguirlo del cierre de conexión (4-way handshake).

6 → c) El cierre de conexión TCP usa un 4-way handshake: FIN-ACK / FIN-ACK. Cada extremo cierra su lado de forma independiente.

7 → c) La Capa 6 (Presentación) se encarga de la traducción, encriptación y compresión de datos. Sus tres funciones clave son: formateo, cifrado y compresión.

8 → b) RPC (Remote Procedure Call) permite ejecutar procedimientos en una máquina remota como si fueran locales, usando instancias especiales llamadas "stubs" en el lado cliente y servidor.

9 → b) DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) asigna dinámicamente IPs a los dispositivos. Opera en puertos 67 (servidor) y 68 (cliente) sobre UDP.

10 → b) BGP (Border Gateway Protocol) es el protocolo de enrutamiento EGP (Exterior Gateway Protocol) usado entre sistemas autónomos en Internet. Opera sobre TCP, puerto 179.

11 → b) La consulta recursiva la realiza el equipo cliente: el servidor debe proporcionar la respuesta final definitiva. La consulta iterativa permite al servidor responder con la dirección de otro DNS más cercano al autoritativo.

12 → b) OCSP (Online Certificate Status Protocol) verifica el estado de vigencia de certificados X.509 como alternativa a las Listas de Revocación de Certificados (CRL).

13 → b) RIP tiene un límite máximo de 15 saltos. Cuando un destino está a 16 saltos, se considera inalcanzable. Esta limitación es una de las razones por las que RIP no escala bien en redes grandes.

14 → c) SCTP (Stream Control Transmission Protocol) combina características de TCP y UDP, soportando multi-homing (múltiples interfaces) y múltiples flujos de datos en una sola conexión.

15 → b) En modo activo, es el servidor quien inicia la conexión de datos hacia el cliente. En modo pasivo, es el cliente quien inicia ambas conexiones.

16 → b) El modelo TCP/IP tiene 4 capas: Aplicación, Transporte, Internet e Interfaz de Red (Acceso a la red).

17 → b) La capa de Aplicación de TCP/IP equivale a las capas 5 (Sesión), 6 (Presentación) y 7 (Aplicación) del modelo OSI.

18 → a) Los puertos Well Known van del 0 al 1023. Son asignados por la IANA y usados por el sistema o procesos con privilegios.

19 → d) ARP opera en la capa de Interfaz de Red / Acceso a la red del modelo TCP/IP (equivalente a las capas 1 y 2 del OSI), ya que traduce direcciones IP (capa 3) a direcciones MAC (capa 2).

20 → b) Una dirección IPv4 tiene 32 bits (4 octetos de 8 bits cada uno).

21 → b) La dirección de loopback en IPv4 es 127.0.0.1 (el rango 127.0.0.0/8 está reservado para loopback; 0.0.0.0 es la red por defecto; 169.254.x.x es APIPA).

22 → c) Las direcciones de Clase C usan los 3 primeros octetos para identificar la red, dejando solo el último octeto (8 bits) para los hosts (254 hosts útiles por red).

23 → b) El rango privado de Clase B es 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (/12). El rango 10.x.x.x es Clase A; 192.168.x.x es Clase C; 169.254.x.x es APIPA (no privada RFC 1918).

24 → c) La dirección 169.254.0.0/16 corresponde a APIPA (Automatic Private IP Addressing), una dirección link-local que se asigna automáticamente cuando no hay servidor DHCP disponible. Es parte de la Clase B pero con uso especial.

25 → b) El campo TTL (Time To Live) es un valor que decrece en cada salto; cuando llega a 0, el paquete se descarta y el router notifica al emisor con un mensaje ICMP Time Exceeded.

26 → c) La cabecera IPv4 tiene un tamaño mínimo de 20 bytes (sin el campo Opciones). El campo IHL indica la longitud en palabras de 32 bits; valor mínimo 5 × 4 bytes = 20 bytes.

27 → c) En el campo Protocolo de IPv4, el valor 6 = TCP y el valor 17 = UDP. Es una trampa habitual confundirlos.

28 → b) Al robar 1 bit de los 8 bits de host de una /24, quedan 7 bits para host: 2^7 - 2 = 126 hosts utilizables por subred. La máscara pasa a /25 (255.255.255.128).

29 → b) FLSM usa la misma máscara para todas las subredes (poco eficiente). VLSM permite máscaras de distinta longitud adaptadas a las necesidades reales de cada subred (más eficiente). CIDR generaliza este concepto.

30 → c) Una dirección IPv6 tiene 128 bits, escritos en 8 grupos de 4 dígitos hexadecimales.

31 → b) El equivalente de la dirección de loopback 127.0.0.1 en IPv6 es ::1/128 (dirección única).

32 → c) IPv6 no implementa broadcast. En su lugar usa multicast: por ejemplo, FF02::1 equivale a "todos los nodos en el enlace local".

33 → c) La cabecera IPv6 tiene un tamaño fijo de 40 bytes (frente a los 20 bytes mínimos variables de IPv4). Esta simplificación mejora la eficiencia de los routers.

34 → c) Las ULA (Unique Local Addresses, prefijo FC00::/7 y FD00::/8) son el equivalente IPv6 a las direcciones privadas RFC 1918 de IPv4 (10.x.x.x, 172.16.x.x, 192.168.x.x).

35 → c) La Etiqueta de flujo (Flow Label) de 20 bits es un campo completamente nuevo en IPv6 (no existe en IPv4) y permite identificar y priorizar flujos de datos específicos, útil para streaming de video o VoIP.

36 → b) En IPv6, la fragmentación es responsabilidad exclusiva del nodo origen mediante "Path MTU Discovery". Los routers intermedios no fragmentan los paquetes, lo que mejora la eficiencia del encaminamiento.

37 → c) El prefijo FF00::/8 identifica las direcciones de multicast en IPv6. Los primeros dos dígitos hexadecimales FF caracterizan a todas las direcciones multicast.

38 → d) El esquema de transición 6to4 usa el prefijo 2002::/16. Permite enviar paquetes IPv6 sobre redes IPv4 sin necesidad de configurar túneles manualmente.


📊 TABLA FLASH FINAL — Datos clave OSI, TCP/IP, IPv4 e IPv6

Concepto Valor / Respuesta clave
Capas modelo OSI 7 (Física, Enlace, Red, Transporte, Sesión, Presentación, Aplicación)
Capas modelo TCP/IP 4 (Acceso a red, Internet, Transporte, Aplicación)
Mnemotecnia OSI (abajo→arriba) Fácil Es Recordar Todo Si Practicamos Algo (F-E-R-T-S-P-A)
PDU Capa Física Bit
PDU Capa Enlace Trama (Frame)
PDU Capa Red Paquete (Packet)
PDU Capa Transporte TCP Segmento
PDU Capa Transporte UDP Datagrama
Equipo Capa 1 Hub, repetidor
Equipo Capa 2 Switch, Bridge
Equipo Capa 3 Router
"Corazón del OSI" Capa 4 — Transporte
Establecimiento conexión TCP 3-way handshake (SYN, SYN/ACK, ACK)
Cierre conexión TCP 4-way handshake (FIN-ACK / FIN-ACK)
TCP = protocolo Capa 4 valor 6 (en campo Protocolo de cabecera IP)
UDP = protocolo Capa 4 valor 17 (en campo Protocolo de cabecera IP)
RIP límite máximo saltos 15 (16 = inalcanzable)
OSPF — algoritmo Dijkstra
OSPF — multicast 224.0.0.5 y 224.0.0.6
BGP — puerto TCP 179
IPv4 — bits 32 bits
IPv4 — loopback 127.0.0.1
IPv4 — APIPA (sin DHCP) 169.254.0.0/16
IPv4 — privada Clase A 10.0.0.0 /8
IPv4 — privada Clase B 172.16.0.0 /12
IPv4 — privada Clase C 192.168.0.0 /16
IPv4 — broadcast local 255.255.255.255
IPv4 — multicast Clase D: 224.0.0.0 – 239.255.255.255
IPv4 — investigación Clase E: 240.0.0.0 – 255.255.255.255
IPv4 — cabecera mínima 20 bytes
IPv4 — longitud máx. paquete 65.535 bytes
IPv4 — hosts clase A 16.777.214
IPv4 — hosts clase B 65.534
IPv4 — hosts clase C 254
Fórmula hosts por subred 2^(bits host) - 2
IPv6 — bits 128 bits
IPv6 — loopback ::1/128
IPv6 — no especificada ::/128
IPv6 — link-local FE80::/10
IPv6 — IPs privadas (ULA) FC00::/7 (FD00::/8)
IPv6 — multicast FF00::/8
IPv6 — 6to4 (transición) 2002::/16
IPv6 — documentación 2001:DB8::/32
IPv6 — cabecera fija 40 bytes
IPv6 — broadcast No existe (reemplazado por multicast)
IPv6 — campo nuevo vs IPv4 Etiqueta de flujo (Flow Label, 20 bits)
IPv6 — fragmentación Solo en el nodo origen
NAT Sustituye IP privada por IP pública
PAT Sustituye IP + puerto TCP/UDP
Puertos Well Known 0 – 1023 (IANA)
Puertos Registered 1024 – 49151
Puertos Dinámicos/Privados 49152 – 65535
HTTP Puerto 80 / TCP
HTTPS Puerto 443 / TCP
FTP Puertos 20-21 / TCP
SSH Puerto 22 / TCP
Telnet Puerto 23 / TCP
SMTP Puerto 25 / TCP
DNS Puerto 53 / UDP
DHCP Puertos 67-68 / UDP
POP3 Puerto 110 / TCP
IMAP4 Puerto 143 / TCP
SNMP Puertos 161/162 / TCP
LDAP Puerto 389 / TCP
RDP Puerto 3389 / TCP