Desde la primera conexión de red en la que un modem era capaz de transmitir datos binarios, ARPANET, hasta el concepto de Internet Of Things han pasado algo más de 60 años. Puede parecer mucho, pero en términos históricos las redes e Internet han sufrido tal cambio y han evolucionado tanto, que el mundo de la informática y la comunicación es ahora totalmente distinto.
Obviamente no podemos abarcar todo lo que gira entorno a estos dos conceptos, pero sí que podemos contar y explicar las claves para que todos los usuarios sepan de forma aproximada en qué consiste el mundo de las redes. Así que vamos allá, porque esto dudará un buen rato.
Índice de contenidos
Empecemos contando un poco de historia sobre este apasionante mundo de las redes, ya que todos deberíamos conocer cómo y dónde empezó Internet. Motivo por el cual nuestro mundo es tal y como lo conocemos hoy, frio, superficial, interesado pero también precioso en cuanto comunicaciones.
Como casi todo en este mundo, la idea de red surge a raíz de las guerras y la necesidad de poder comunicarse a largas distancias para tomar ventaja en el campo de batalla y en la investigación científica. En 1958 la compañía BELL creó el primer modem, un aparato que permitía transmitir datos binarios sobre una línea telefónica. Poco después, en 1962 la agencia del ministerio estadounidense de defensa ARPA comienza a estudiar la idea de una red global de computadores encabezada por J. C. R Licklider y Wesley A. Clark. Informáticos inspirados por la teoría que Leonard Kleinrock publicó en el MIT (Massachusetts Institute of Technology) sobre la conmutación de paquetes para transferir datos.
En 1967 el informático Lawrence Roberts fue reclutado por Robert Tylor para la Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados (ARPA). Lawrence trabajaba en un sistema de intercambio de paquetes en redes informáticas en un laboratorio del MIT, convirtiéndose así en el administrador de programas de ARPANET. ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) fue la primera red de computadoras que se creó en el mundo.
Gracias a las sugerencias de Wesley A. Clark de utilizar computadoras dedicadas para establecer una red de datos, Roberts reunió a un equipo compuesto, entre otros, por Robert Kahn y Vinton Cerf para crear la primera red de conmutación de paquetes ARPANET, que fue la madre de la actual Internet. Esta primera red, fue utilizada para el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. En 1971 esta red contaba con 23 nodos que interconectaban las principales instituciones académicas del país.
Este fue el tronco principal de la red de computadoras hasta la definición en 1981 del protocolo TCP/IP. Se podría decir que fue aquí donde surgió verdaderamente el concepto de Internet, aunque no se implementaría hasta 1990.
A partir de 1990 aparece y se extiende el conceto de Internet gracias al nuevo y flamante protocolo TCP/IP que más adelante explicaremos por encima. WWW es un sistema de distribución y compartición de documentos de hipertexto, es decir, texto que contienen enlace a otros textos a través de la red.
Esto era posible hacerlo gracias al protocolo llamado HyperText Transfer Protocol (HTTP). Es el método de transferencia de datos e información en la WWW a través de Internet. Gracias a él queda definida la sintaxis y la semántica que utilizan los elementos de la arquitectura web para comunicarse.
Pera ello se crearon los navegadores, programas que servían para visualizar estos textos o paginas web que además contenían imágenes y otro contenido multimedia tras su evolución en los años siguientes. El primer navegador y buscador de la historia fue NCSA Mosaic en 1993, en donde ya había más de un millón de ordenadores conectados a la red. Posteriormente se llamaría Netscape, y se abandonó el proyecto en 2008 con la aparición de otros programas como Mozilla Firefox e Internet Explorer.
Y así llegamos hasta nuestros días y a lo que hoy conocemos como Internet de las Cosas en donde concebimos un mundo totalmente interconectado.
Entendemos como red de datos aquella infraestructura que ha sido creada con el objetivo de transmitir datos e información de cualquier tipo desde un punto a otro. Esto también se llama red informática, ya que está compuesta de nodos conectados entre sí, bien mediante cable o directamente por ondas electromagnéticas. Pero siempre la finalidad de una red es la de compartir información.
En estas redes no solo intervienen ordenadores, sino que el elemento más importante para la prestación de servicios son los servidores y los centros de procesamiento de datos (CPD). Por estos centros pasan absolutamente todos los datos que nosotros y las empresas envían y receben desde Internet, la red de redes.
Veamos los cimientos en los que se basa una conexión de red, que serán el tipo, la topología y los protocolos que intervienen. Pensemos que servidores, ordenadores y enrutadores son el medio de conexión, no la propia red.
Con el tipo de red no nos referimos al esquema de conexión, esto es la topología, sino a su alcance desde el punto de vista geográfico.
LAN
Una red LAN o “Local Area Network”, es una red de comunicaciones construida mediante la interconexión de nodos mediante cables o medios inalámbricos. El ámbito de conexión está limitado por medios físicos, ya sea un edificio, planta o nuestra propia habitación. En ellas, la principal característica es que existen una serie de recursos compartidos accesibles solamente por los usuarios que pertenecen a ella, si posibilidad de acceso externo.
MAN
Además de ser hombre en inglés y una marca de camiones, también significa “Metropolitan Area Network”. Es el paso intermedio entre una red LAN y una red WAN, ya que la extensión de este tipo de redes comprende el territorio de una gran ciudad. Estas normalmente salen al exterior a través de un CPD o una centralita general conectada a un bus de alta velocidad de fibra óptica.
WAN
Esta es la red de mayor tamaño, la “Wide Area network” o red de ara amplia. No tiene limite predefinido, sino que es la red que permite conectar distintos puntos del mundo compuestos por áreas LAN o MAN, a través de enlaces troncales de alta capacidad. Como adivinareis, Internet es una red WAN.
En los tipos de red anteriores tenemos una arquitectura de conexión o topología, en donde hay de distintos tipos que será útiles según para qué uso.
Es la más utilizada en las redes LAN aunque no la más económica. Aquí tenemos un elemento central como puerta de enlace que puede ser un router, switch o hub en donde se conecta cada nodo. Si la puerta de enlace se rompe, la red se cae, pero si un nodo falla los demás no se ven afectados.
Digamos que una red inalámbrica utiliza esta topología hipotéticamente hablando.
Es la más segura, ya que todos los nodos están conectados con todos, aunque obviamente es la más cara de implementar. De esta forma se asegura el accedo a un nodo por cualquier camino, y es la que se utiliza parcialmente en las redes WAN y MAN. De esta forma cuando una central o servidor falla, tenemos otro camino de acceso a la red.
No es una topología como tal, pero debido a su extensión por qué no meterla. Una red inalámbrica esta formada por un elemento de enlace, punto de acceso o suministrador de conexión en la que otros nodos se conectan. En ella podemos ver una red de tipo estrella o incluso de tipo malla, en donde varios elementos son capaces de recibir o suministrar red a otros si están dentro de su rango de cobertura.
Una red en estrella puede ser nuestro router Wi-Fi, mientras que una red mallada puede ser la red móvil.
Ya hemos visto cómo se forma una red, así que es turbo de ver los principales protocolos que intervienen en esta comunicación así como las distintas capas en las que se pueden dividir las conexiones.
Entendemos por protocolo el conjunto de reglas que se encargan de regir el intercambio de información a través de una red. Cuando nosotros descargamos una imagen, enviamos un correo o jugamos online, no estamos enviando o recibimiento esta información de una vez. Esta se divide en partes, paquetes, que viajan por todo internet como si de una carretera se tratase hasta llegar a nosotros. Esto es algo básico que debemos de saber para entender una red.
Para clasificar estos protocolos, el estándar de comunicación OSI creó un modelo dividido en 7 capas en donde se definen y explican los conceptos de comunicación de una red. A su vez, el protocolo TCP/IP también tiene otro modelo similar al anterior dividido en 4 capas. Nosotros tenemos un artículo explicando las del modelo OSI.
Esta capa es la que corresponde al hardware de la red y las conexiones, definiendo el medio físico de transmisión de datos. Entre los protocolos más destacados tenemos:
Se ocupa del direccionamiento físico de los datos, el acceso al medio y especialmente de la detección de errores en la transmisión. Aquí tenemos:
Este nivel hará que los datos puedan llegar desde el transmisor al receptor siendo capaz de hacer las conmutaciones y encaminamientos necesarios entre las distintas redes interconectadas. Digamos que son las señales de tráfico que guían el paquete. Aquí hay bastante protocolos conocidos, ya que estamos muy cerca de lo que maneja el usuario:
Se encarga de realizar el transporte de los datos que se encuentran dentro del paquete de transmisión desde el origen al destino. Esto se realiza de forma independiente al tipo de red, y en parte gracias a ello existe la privacidad Internet. Aquí destacamos estos dos protocolos:
Mediante este nivel se podrá controlar y mantener activo el enlace entre las máquinas que están transmitiendo información.
Se encarga de la representación de la información transmitida. Asegurará que los datos que nos llegan a los usuarios sean entendibles a pesar de los distintos protocolos utilizados tanto en un receptor como en un transmisor. No intervienen protocolos de red en esta capa.
Permite a los usuarios ejecutar acciones y comandos en las propias aplicaciones. Aquí también tenemos bastantes protocolos muy conocidos:
Las Redes Privadas Virtuales son un tipo especial de redes que merecen un artículo completo, y el cual encontrareis en nuestra web
Explicado de forma sencilla, una VPN es una red local o red interna en la que los usuarios conectados a ella pueden estar separados geográficamente. El acceso a esta red se realizará a través de Internet, y nadie, salvo los usuarios suscritos a ella podrán acceder, es por esto que se llama red privada virtual. Dicho de otra forma, es una red LAN que podremos extender hasta la propia red pública. Su secreto radica en establecer túneles de conexión entre los distintos nodos mediante datos cifrados que solamente podrán leer y entender los propios nodos que forman la red.
De esta forma podremos realizar todas las conexiones a Internet de forma segura y fiable sin necesidad de estar físicamente donde está nuestra red interna. Entre los beneficios de usar una VPN podemos destacar los siguientes:
Este concepto llamado en inglés como Internet of Things o IoT hace referencia a la interconexión a través de la red de todo tipo de objetos cotidianos para hacer uso o dar servicios por Internet.
Entendamos que hasta hace solo unos años los únicos dispositivos capaces de conectarse a una red de datos eran los ordenadores. Porque debido a la evolución de la electrónica y a la miniaturización de los microprocesadores, hoy en día tenemos la capacidad de dotar de cierta “inteligencia” prácticamente cualquier objeto de uso cotidiano. Desde equipos evidentes como televisores, coches o equipos de música, hasta sistemas de iluminación, casas, frigoríficos, lavadoras, etc.
Ya sabemos que es una red y muchos de los protocolos que en ella intervienen pero ¿sabemos cómo se ve físicamente una red? Parecerá una tontería porque todos sabemos qué es un router pero haya muchos más elementos detrás de ella.
Empecemos por los elementos básicos que la mayoría de nosotros tenemos y que muchas veces no vemos.
Cables
Son el medio de transporte de datos entre dos puntos, por ello viaja la información en forma de cadenas de bits de ceros y unos. Esto es lo mismo que decir impulsos eléctricos, ya que la información en definitiva es electricidad a un determinado voltaje e intensidad. Aunque también se puede transmitir de forma inalámbrica mediante puntos de acceso por ondas electromagnéticas. Este elemento trabaja en la capa física del modelo OSI.
En la actualidad existen muchos tipos de cables, pero los más utilizados en las LAN son los cables de pares trenzados. Están formados por parejas de conductores independientes y trenzados con un aislamiento en ellos, esto pueden ser UTP, FTP, STP, SSTP y SFTP. También existen cables coaxiales que cuentan con un núcleo de cobre con doble aislamiento y una malla que normalmente se utilizan en antes de televisión y redes en bus.
No son los únicos, ya que cada vez más utilizamos cables de fibra óptica para la transmisión de información. En ella no se utiliza una señal eléctrica, sino pulsos de luz que permiten mayor ancho de banda y más distancia debido a su gran resistencia a las interferencias.
Modem
La palabra Modem viene de Modulador/Demodulador, y es un dispositivo que es capaz de convertir una señal de analógica a digital y viceversa. Pero claro, esto era antes, en los tiempos de las conexiones RTB, ya que ahora hay muchos otros tipos de modem. El modem trabaja en la capa 2 del modelo OSI.
Por ejemplo, cuando estamos utilizando un teléfono móvil, tenemos un modem 3G, 4G o 5G en su interior, un elemento que se encarga de traducir las señales inalámbricas en impulsos eléctricos. Lo mismo ocurre con la fibra óptica, necesitamos un modem para traducir las señales de luz a eléctricas, que se hace mediante un SFP.
Router y punto de acceso Wi-Fi
El router o enrutador es trasto que todos tenemos en casa y en el que conectamos nuestro PC con el cable o por Wi-Fi. Entonces es que dispositivo que se encarga de interconectar los nosotros de una red y enrutar cada paquete hacia el destinatario correspondiente. Funciona en la capa de red del modelo OSI.
Pero los routers actuales puede hacen mucho más que esto, ya que cuenta con un firmware interno programable que añade gran cantidad de funciones como DHCP, función de switch, cortafuegos, e incluso configuración de una red VPN personal. Estos también cuentan capacidad Wi-Fi para conectar dispositivos de forma inalámbrica en una red LAN.
Switch y Hub
Un switch o conmutador de red es un dispositivo que interconecta los dispositivos de una red de área local siempre en estrella. Encamina de forma inteligente todos los datos de la red hacia el cliente correspondiente gracias a su dirección MAC. Actualmente muchos routers cuentan con esta función ya implementada
Un Hub o concentrador es por así decirlo, un “switch tonto” ya que comparte la red entre todos los dispositivos a la vez. Esto significa que los datos son recibidos y enviados a todos los nodos conectados haciendo la función de Broadcast.
Un servidor es básicamente un equipo informático que brinda una serie de servicios a través de la red. Puede tratase de un simple ordenador, un equipo montado sobre un armario modular o incluso una impresora.
Los servidores normalmente cuentan con un potente hardware capaz de atender miles de peticiones cada segundo de clientes a través de la red. A su vez, este enviará una respuesta a cada uno en función de lo que haya pedido: una página web, una dirección IP o un correo. Estos servidores funciones con un sistema operativo, puede ser Linux, Windows o el que sea, el cual será posiblemente virtualizado. Esto significa que en una sola máquina coexistirán varios sistemas corriendo a la vez y utilizando de forma compartir el hardware para proveer diferentes servicios de forma simultánea.
Algunos ejemplos de servidores son: servidor web, servidor de impresión, servidor de archivos, servidor de correos, servidor de autenticación, etc.
Otros elementos que tienen mucho protagonismo en la red son los sistemas de almacenamiento compartido o nubes privadas. Podríamos decir que es un servidor también, pero en este caso más que darnos un servicio, somos nosotros o los propios servidores los que acceden a su contenido.
Cuando hablamos de una nube, nos estamos refiriendo a un medio de almacenamiento cuya ubicación física desconocemos. Solamente podemos acceder a este medio a través de clientes en forma de navegadores web o programas específicos, en el cual se nos presentan los datos como elementos compartidos para descargar y editar.
Si queremos crear nuestra propia nube privada tenemos los NAS o Network-Attached Storage. Son dispositivos conectados a nuestra red LAN que nos proveen de un almacén de datos centralizado gracias a configuraciones RAID. En ellos podemos crear sistemas de almacenamiento masivo de hasta cientos de TB gracias a varios discos duros unidos en una matriz. Además, nos permitirán configurar un medio para copias de seguridad de ficheros con alta replicación mediante RAID 1, 5 y otros.
Para finalizar vamos a ver algunos términos realizados con las redes e Internet que también nos parecen interesantes.
Red pública y privada
En este ámbito debemos entender por una red pública aquella que proporciona un servicio de conexión o telecomunicaciones a nuestro equipo a cambio del pago de una cuota de servicio. Cuando nos conectamos a nuestro servidor ISP (el que nos da Internet) nos estamos conectando a una red pública.
Y entendemos por red privada aquella que de alguna forma será gestionada y controlada por un administrador, que podremos ser nosotros mismo u otra persona. Un ejemplo de red privada es nuestra propia LAN, la de una empresa o la de un edificio que sale a Internet a través de un router o servidor.
Ya hemos visto que las redes VPN son un caso especial de red privada que opera sobre una red pública. Y también debemos saber que desde nuestros equipos podemos configurar nuestra red como pública o privada. En este caso significa que nuestro equipo se verá o no desde dentro de la propia red, es decir, con una red privada podemos comprar ficheros para que otros lo vean, mientras que con la red de tipo publico seremos invisibles por así decirlo.
Direcciones Ipv4, Ipv6 y MAC
Es una dirección lógica de 4 bytes o 32 bits cada uno de ellos separados por un punto, con la que se identifica unívocamente a un equipo o host en una red. Ya hemos visto que la dirección IP pertenece a la capa de red.
Actualmente encontramos dos tipos de direcciones IP, la v4 y la v6. La primera es la más conocida, una dirección con cuatro valores que van desde el 0 hasta el 255. La segunda es una dirección lógica de 128 bits, que consiste en una cadena de 8 términos hexadecimales separados por “:”.
Finalmente la dirección MAC (Media Access Control) es el identificativo único o dirección física de cada equipo que se conecta a la red. Cada nodo que se conecte a una red tendrá su propia dirección MAC, y esta le pertenece desde el día de su creación. Es un código de 48 bits en forma de 6 bloques con dos caracteres hexadecimales.
Segmento TCP
Aunque es algo un poco más técnico y específico, ya que hemos hablado de los protocolos y de las capas OSI, merece la pena saber un poco más sobre los segmentos en los que van encapsulados los datos que enviamos por la red.
Hemos dicho que TCP es un protocolo que fragmenta los datos desde la capa de aplicación para enviarlos por la red. Además de dividirlos, TCP le añade una cabecera a cada trozo en la capa de transporte y pasa a llamarse segmento. A su vez, el segmento pasa al protocolo IP para que sea encapsulado con su identificativo y pasa a llamarse datagrama para que finalmente se envíe a la capa de red y de ahí a la capa física.
La cabecera TCP se compone de los siguientes campos:
Ancho de banda
El ancho de banda en términos de redes e Internet es la cantidad de datos que podemos enviar y recibir en el ámbito de una comunicación por unidad de tiempo. Mientras mayor sea el ancho de banda más datos a la vez podremos entregar o recibir, y la podemos medir en bits por segundo b/s, Mb/s o Gb/s. si lo enfocamos de cada al almacenamiento, entonces haremos la conversión a Bytes por segundo, MB/s o GB/s en donde 8 bits equivalen a 1 Byte.
Ping o latencia
Otro aspecto fundamental de cara al usuario en una red es conocer la latencia de la conexión. La latencia es el tiempo que transcurre entre que realizamos una petición al servidor y este nos responde, mientras mayor sea, mas tiempo tendremos que esperar el resultado.
Ping o “Packet Internet Groper” es realmente un comando que está presente en la mayoría de dispositivo conectado a la red que precisamente nos determina la latencia de la conexión. Utiliza el protocolo ICMP que ya hemos visto.
Puertos físicos y lógicos
Los puertos de red son las conexiones físicas que utilizamos para conectar los dispositivos entre ellos. Por ejemplo, RJ-45 es el puerto Ethernet en el que se conectan los ordenadores mediante cables UTP. Si utilizamos fibra óptica, entonces estaremos conectando el cable a un puerto SPF, si lo hacemos por cable coaxial, entonces se llamará conector F. En las líneas telefónicas utilizamos el conector RJ-11.
Pero en Internet casi siempre se habla de puertos de red, es decir los puertos lógicos de la conexión. Estos puertos los establece el modelo OSI en la capa de transporte y están numerados con una palabra de 16 bits (desde el 0 hasta el 65535), y identifica la aplicación que lo usa. Realmente podemos decidir nosotros por qué puerto se conectará una aplicación, aunque normalmente se mantienen identificados con el estándar establecido. Los puertos más importantes y sus aplicaciones son:
Podemos distinguir tres rangos de puertos. Desde el 0 al 1024 son puertos reservados para el sistema y protocolos bien conocidos. Desde el 1024 hasta el 49151 son los puertos registrados que se pueden utilizar para lo que queramos. Finalmente tenemos los puertos privados que van desde el 49152 hasta el 65535 y se utilizan para asignarlos a las aplicaciones clientes, y normalmente se usan para las conexiones P2P.
A pesar de que has estado un buen rato leyendo, esto solamente es la punta del iceberg de las redes informáticas. Es un mundo tan enorme y en continua expansión, así que para novatos creemos que vendrá muy bien el conocer estos conceptos.
Si tienes alguna pregunta para nosotros o piensas que nos hemos saltado algún concepto importante háznoslo saber y ampliaremos esta información.
