La infraestructura de Internet es un sistema complejo pero bellamente orquestado que permite la comunicación global y el intercambio de información sin interrupciones. Desde su fundación en 1969, Internet ha crecido de cuatro sistemas host a decenas de millones. De hecho, cada dispositivo conectado a Internet es parte de la red, incluso los dispositivos en tu hogar. ¿Qué compone la estructura subyacente básica de Internet?
Desde servidores de nombres, puntos de acceso a la red, hasta redes troncales, el sistema de transferencia de datos e información de Internet ocurre a través de lo que llamamos su infraestructura, los bloques de construcción de Internet. Primero, necesitas saber cómo tu computadora se conecta a otras computadoras. Lea también: ¿Qué es la infraestructura de Internet? Jerarquía de redes informáticas Cada dispositivo conectado a Internet es parte de la red, incluso los dispositivos en tu hogar. Por ejemplo, tu computadora puede estar conectada a un proveedor de servicios de Internet (ISP) usando un cable o módem de fibra óptica.
En el trabajo, tu dispositivo puede ser parte de una red de área local (LAN), pero tu conexión a Internet la proporciona el ISP de tu empleador. Una vez que conectas tu computadora, se convierte en parte de la red de tu empleador. El ISP luego puede conectarse a una red más grande. Internet es simplemente una red de redes. Las grandes empresas de comunicaciones tienen su propio backbone dedicado, conexiones a Internet siempre activas con suficiente ancho de banda para permitir que muchas personas usen la conexión al mismo tiempo. En cada región, la empresa tiene una oficina local que conecta hogares y empresas locales a su red principal.
Sorprendentemente, no hay una red centralizada. El tráfico se transmite de un punto a otro, y si una computadora se sale de la red, los paquetes que componen el archivo digital se enrutan a la otra computadora. Los archivos llegan como se esperaba y nunca notarás un cambio en los patrones de tráfico. Aquí hay un ejemplo de una red de Internet: Imagina que la Empresa A es una empresa pequeña con una red de oficina configurada con servidores e impresoras en red. Supón que la Empresa B es un ISP empresarial. La Empresa B construye o alquila espacio de oficina en las principales ciudades para almacenar sus servidores y equipos de enrutamiento.
La Empresa B es tan grande que opera sus propias líneas de fibra óptica entre edificios para que todos estén conectados entre sí. En este esquema, todos los clientes de la Empresa A pueden comunicarse entre sí y todos los clientes de la Empresa B pueden comunicarse entre sí, pero las redes de las dos empresas no están vinculadas. Ambas empresas pueden comunicarse internamente, pero ninguna puede comunicarse con la otra. Por lo tanto, tanto la Empresa A como la Empresa B acuerdan conectarse al punto de acceso a Internet o IXP en cada ciudad.
Las redes de las dos empresas ahora pueden conectarse entre sí a través de Internet, así como a otras organizaciones. Este ejemplo muestra cómo las redes de dos empresas se comunican entre sí, pero las dos empresas son solo un ejemplo cercano de cómo sus dos redes se unen a la vasta Internet. Para una vista panorámica de cómo podrían verse estas redes interconectadas, echa un vistazo al proyecto Opte de Barrett Lyon, que trabaja para crear un mapa en constante evolución de la infraestructura de Internet. Función de los enrutadores de Internet Todas estas redes dependen de IXP, redes troncales y enrutadores para comunicarse entre sí.
Lo increíble de este proceso es que un mensaje puede salir de una computadora, viajar por medio mundo a través de varias redes diferentes y llegar a otra computadora en una fracción de segundo. El enrutador determina a dónde se envía la información de una computadora a otra. Los enrutadores son dispositivos dedicados que envían mensajes tuyos y de otros usuarios de Internet, acelerando a través de miles de rutas hacia sus destinos. Los enrutadores tienen dos trabajos separados pero relacionados: 1. Asegura que la información no vaya a donde no se necesita.
Esto es esencial para evitar que grandes cantidades de datos obstruyan las conexiones de "espectadores inocentes". 2. Asegura que la información llegue a su destino previsto. Al realizar estos dos trabajos, un enrutador es muy útil cuando se trata de dos redes de computadoras separadas. Conecta dos redes, pasando información de una red a la otra. También protege las interacciones de la red, evitando que el tráfico de una red se derrame innecesariamente a otra. No importa cuántas redes estén conectadas, el funcionamiento básico y la funcionalidad del enrutador siguen siendo los mismos.
Dado que Internet es una vasta red de innumerables redes más pequeñas, es necesario que utilice enrutadores. Backbone de Internet La National Science Foundation (NSF) creó la primera red troncal de alta velocidad en 1986. Llamada NSFNET, es una línea T1 que conecta 170 redes más pequeñas y funciona a 1,5 Mbps (millones de bits por segundo). IBM, MCI y Merit trabajaron con NSF para crear el backbone, y al año siguiente desarrollaron el backbone T3 (45 Mbps). El backbone es la conexión a Internet que permite mucho más tráfico que la conexión desde tu hogar a la oficina central de la esquina.
En los primeros días de Internet, solo las empresas de telecomunicaciones más grandes tenían la capacidad de manejar este ancho de banda. Hoy en día, cada vez más empresas operan sus propias redes troncales de alta capacidad, todas las cuales están interconectadas en una variedad de IXP en todo el mundo. De esta manera, todos en Internet, sin importar dónde estén o qué proveedor utilicen, pueden comunicarse con todos los demás en el planeta. Toda Internet es un enorme, masivo protocolo para la comunicación libre entre personas.
Protocolo de Internet: dirección IP Cada máquina en Internet tiene un número de identificación único llamado dirección IP. IP significa Protocolo de Internet, que es uno de los dos protocolos que las computadoras usan para comunicarse a través de Internet. El otro es el Protocolo de Control de Transmisión, y a menudo se hace referencia a los dos como uno solo en la frase TCP/IP. Un protocolo es una forma predefinida para que las personas que desean usar un servicio se conecten a ese servicio. "Alguien" puede ser una persona, pero más a menudo es un programa informático, como un navegador web.
Una dirección IP versión 4 (IPv4) típica se ve así: 216.27.61.137. Para la comodidad de nuestra memoria humana, las direcciones IP generalmente se representan en formato decimal como números decimales con puntos, como se muestra en la figura anterior. Pero las computadoras se comunican en forma binaria. Mire el archivo binario de la misma dirección IPv4: 11011000.00011011.00111101.10001001. Cada secuencia de números en una dirección IPv4 se llama octeto porque cada secuencia de números tiene ocho posiciones cuando se ve en forma binaria. Si sumas todas las posiciones, obtienes 32, porque las direcciones IPv4 se tratan como números de 32 bits.
Dado que cada una de las ocho ubicaciones puede tener dos estados diferentes (1 o 0), el número total de combinaciones posibles para cada octeto es 2^8 o 256. Por lo tanto, cada octeto puede contener cualquier valor entre 0 y 255. ¡Combina cuatro octetos juntos y obtienes 2^32 o posiblemente 4.294.967.296 valores únicos! De los casi 4.300 millones de combinaciones posibles en direcciones IPv4, ciertos valores están restringidos para su uso como direcciones IP típicas. Por ejemplo, la dirección IP 0.0.0.0 está reservada para computadoras en la red local, y la dirección 255.255.255.255 se usa para difusión.
Aunque 4.300 millones de direcciones suena como mucho, Internet está creciendo tan rápido que se necesita un sistema de direcciones actualizado de 128 bits para reemplazar IPv4. A fines de 1998, expertos del Internet Engineering Task Force (IETF) comenzaron a desarrollar un nuevo sistema. IP Versión 6 (IPv6), lanzada oficialmente el 6 de junio de 2012, tiene 340 billones de espacio-3 direcciones, por lo que deberíamos dejar mucho espacio para todos los dispositivos. (Por ahora. Para que conste, IPv5 nunca fue adoptado formalmente como estándar).
Como es de esperar, las direcciones IPv6 se ven ligeramente diferentes a IPv4, que se creó en la década de 1970. Cada segmento en una dirección IPv6 usa cuatro números, separados por dos puntos. El ejemplo es el siguiente: ba5a:9a72:4aa5:522e:b893:78dd:a6c4:f033. Debido a que IPv6 usa notación hexadecimal, se deben representar 16 números separados. Entonces, además de los números del 0 al 9, también se incluyeron las letras A-F para representar dos dígitos. Actualmente atascados con IPv4, el propósito del octeto no es simplemente separar números.
Se utilizan para crear clases de direcciones IP que pueden asignarse a empresas, gobiernos u otras entidades específicas según el tamaño y la necesidad. El octeto se divide en dos partes: red y host. El primer octeto identifica la red a la que pertenece la computadora. Un host (a veces llamado nodo) identifica la computadora real en la red. El último octeto muestra el segmento del host. Hay cinco clases de IP y algunas direcciones especiales. Cuando Internet estaba en su infancia, consistía en un pequeño número de computadoras conectadas a módems y líneas telefónicas.
Solo se podía establecer una conexión proporcionando la dirección IP de la computadora con la que deseaba establecer un enlace. Por ejemplo, una dirección IP típica podría ser 216.27.22.162. Esto estaba bien cuando solo había unos pocos hosts, pero a medida que más sistemas se conectaban, se volvió difícil de manejar. La primera solución a este problema fue un simple archivo de texto mantenido por el Network Information Centre (NIC) llamado la tabla de hosts, que asigna nombres a direcciones IP. Pronto, este archivo de texto se volvió tan grande que se hizo demasiado engorroso de gestionar.
En noviembre de 1983, Paul Mokapetris presentó dos solicitudes de comentarios al International Network Working Group. RFC 882 describe el concepto del Sistema de Nombres de Dominio (DNS), que asigna automáticamente nombres de texto a direcciones IP. RFC 883 propone un método para implementar este sistema. Gracias a sus esfuerzos y los de muchos otros, de esta manera solo tienes que recordar www.howstuffworks.com, por ejemplo, en lugar de una serie de números y signos de puntuación para la dirección IP de HowStuffWorks.com. Lea también: ¿Cómo puedo proteger mi dirección IP como un profesional?
URL: Localizador Uniforme de Recursos Cuando usas la Web o envías un correo electrónico, puedes usar un nombre de dominio para hacerlo. Por ejemplo, el localizador uniforme de recursos (URL) "https://www.howstuffworks.com" incluye el nombre de dominio howstuffworks.com. Lo mismo ocurre con esta dirección de correo electrónico: un punto de contacto publicado públicamente. Cada vez que se usa un nombre de dominio, los servidores DNS de Internet convierten un nombre de dominio legible por humanos en una dirección IP legible por máquinas. Consulta cómo funcionan los servidores de nombres para aprender más sobre DNS.
Los dominios de nivel superior, también conocidos como dominios de nivel 1, incluyen.com,.org,.net,.edu y.gov. Dentro de cada dominio de nivel superior, hay una gran lista de dominios de segundo nivel. Por ejemplo, en el dominio de nivel superior.com, están: HowStuffWorks, Yahoo, Microsoft. Cada nombre en el dominio de nivel superior.com debe ser único. La parte más a la izquierda (como "www") es el nombre del host. Especifica el nombre del directorio en una computadora específica con una dirección IP específica en el dominio. Un dominio dado puede contener millones de nombres de host, siempre que todos sean únicos dentro del dominio.
Los servidores DNS aceptan solicitudes de programas y otros servidores de nombres para traducir nombres de dominio en direcciones IP. Cuando llega una solicitud, el servidor DNS puede hacer una de cuatro cosas: 1. Puede responder a la solicitud con una dirección IP porque ya conoce la dirección IP del dominio solicitado. 2. Puede contactar a otro servidor DNS e intentar encontrar la dirección IP del nombre solicitado. Puede que tenga que hacer esto varias veces. 3. Puede decir: "No conozco la dirección IP del dominio que estás solicitando, pero esta es la dirección IP de un servidor DNS que conozco mejor que yo". 4.
Puede devolver un mensaje de error porque el nombre de dominio solicitado no es válido o no existe. DNS Supón que escribes la URL www.howstuffworks.com en tu navegador. El navegador contacta al servidor DNS para obtener la dirección IP. El servidor DNS inicia la búsqueda de una dirección IP contactando a uno de los servidores raíz DNS. El servidor raíz conoce las direcciones IP de todos los servidores DNS que manejan dominios de nivel superior (.com,.net,.org, etc.).
Tu servidor DNS le pregunta al raíz por www.howstuffworks.com, y el raíz dice: "No conozco la dirección IP de www.howstuffworks.com, pero esta es la dirección IP del servidor DNS.COM". Luego, tu servidor de nombres va al servidor DNS.COM y envía una consulta preguntando si conoce la dirección IP de www.howstuffworks.com. El servidor DNS del dominio.com conoce las direcciones IP de los servidores de nombres que manejan el dominio www.howstuffworks.com, por lo que devuelve esas direcciones.
Luego, tu servidor de nombres contactará al servidor DNS para obtener www.howstuffworks.com y le preguntará si conoce la dirección IP de www.howstuffworks.com. Lo hace, por lo que devuelve la dirección IP a tu servidor DNS, que la devuelve al navegador, que luego contacta al servidor de www.howstuffworks.com para obtener la página web. Una de las claves para que esto funcione es la redundancia. Hay múltiples servidores DNS en cada nivel, por lo que si un servidor falla, hay otros para manejar la solicitud. Otra clave es el almacenamiento en caché. Después de resolver la solicitud, el servidor DNS almacena en caché la dirección IP recibida.
Una vez que emite alguna solicitud al servidor DNS raíz.COM, sabrá manejar la dirección IP del servidor DNS del dominio COM, por lo que no tiene que preguntarle al servidor DNS raíz por esa información nuevamente. El servidor DNS puede hacer esto para cada solicitud, y este caché ayuda a evitar que las cosas se atasquen. Aunque son completamente invisibles, los servidores DNS manejan miles de millones de solicitudes todos los días, y son esenciales para el buen funcionamiento de Internet. El hecho de que esta base de datos distribuida funcione tan bien e invisiblemente día tras día es un testimonio del diseño.
Servidores y clientes de Internet Cada máquina en Internet es un servidor o un cliente. Una computadora que proporciona servicios a otras computadoras es un servidor. La computadora que se utiliza para conectarse a estos servicios es el cliente. Hay servidores web, servidores de correo electrónico, servidores FTP, etc., para satisfacer las necesidades de los usuarios de Internet en todo el mundo. Cuando te conectas a www.howstuffworks.com para leer una página, eres un usuario sentado en una computadora cliente. Estás accediendo al servidor web de HowStuffWorks. La computadora servidor encontrará la página que solicitaste y te la enviará.
El cliente que accede a la computadora servidor tiene una intención específica, por lo que el cliente dirige sus solicitudes a un software de servidor específico que se ejecuta en la computadora servidor. Por ejemplo, si ejecutas un navegador web en tu computadora, intentará comunicarse con el servidor web en la computadora servidor en lugar del servidor de correo electrónico. El servidor tiene una dirección IP estática que no cambia. Por otro lado, una computadora doméstica que se conecta a través de un módem generalmente tiene una dirección IP asignada por el ISP para cada inicio de sesión.
Esta dirección IP es única para tu sesión y puede ser diferente la próxima vez que te conectes. De esta manera, el ISP solo necesita una dirección IP por dispositivo, en lugar de una dirección IP por cliente. Puertos y HTTP Cualquier servidor proporciona sus servicios utilizando un puerto numerado, es decir, un puerto para cada servicio disponible en el servidor. Por ejemplo, si la computadora servidor está ejecutando un servidor web y un servidor de Protocolo de Transferencia de Archivos (FTP), el servidor web generalmente está disponible en el puerto 80 y el servidor FTP está disponible en el puerto 21.
El cliente se conecta al servicio con una dirección IP específica y un número de puerto específico. Una vez que un cliente se conecta a un servicio en un puerto específico, accede a ese servicio utilizando un protocolo específico. El protocolo simplemente describe cómo el cliente y el servidor se comunicarán entre sí. Todos los servidores web en Internet cumplen con el Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP). Puedes aprender más sobre servidores de Internet, puertos y protocolos leyendo cómo funcionan los servidores web. Lea también: ¿Qué propósitos tiene el cifrado en los servidores de Internet?
Redes, enrutadores, NAP, ISP, DNS y servidores potentes hacen posible Internet. Cuando te das cuenta de que toda esta información se envía por todo el mundo en milisegundos, estos componentes son extremadamente importantes en la vida moderna; sin ellos, no habría Internet. Sin Internet, muchas de nuestras vidas serían muy diferentes.