Currículo: esta unidad cubre parte de los saberes básicos del Bloque D – Internet y redes de ordenadores (TICO.1.D.1) correspondiente a 1º Bachillerato. Además, se evalúan los criterios que puedes encontrar al final de esta página.
Tabla de contenidos
- 9.1. Arquitectura básica
- 9.2. Nivel físico y de enlace de red
- 9.3. El protocolo de Internet (IP)
- 9.4. El protocolo de control de la transmisión (TCP)
- 9.5. Protocolos de Transferencia de Hipertexto (HTTP y HTTPS)
- 9.6. Sistema de Nombres de Dominio (DNS)
Comprender Internet en estos días es imprescindible para entender la infraestructura que sustenta la larga lista de tareas que realizamos en red constantemente. Este tema profundiza en los mecanismos que hacen posible Internet, desde la arquitectura básica hasta los protocolos que permiten la comunicación global, ofreciéndonos una visión clara de su impacto en la sociedad.
Veremos cómo los datos viajan desde nuestros dispositivos a través de enormes redes y cómo se manejan estas conexiones, así como la importancia que tienen numerosos elementos que forman parte de esta arquitectura y que nos permiten realizar tareas tan comunes como ver una serie o «strimear» en Twitch.
9.1. Arquitectura básica
En este primer apartado exploraremos tres conceptos fundamentales que permiten que internet funcione tal y como la conocemos hoy. Vamos a desglosar cada uno de estos aspectos para que podáis entender mejor cómo se comunican los dispositivos en la red y cómo se gestionan los datos que se intercambian.
9.1.1. Servicios en internet
Los servicios en internet son las funcionalidades que ofrecen las redes para que los usuarios puedan realizar diferentes tareas. Estos incluyen desde navegar por páginas web, enviar correos electrónicos, hasta compartir archivos en la nube o realizar videoconferencias. Cada uno de estos servicios utiliza distintos protocolos -conjunto de reglas- que dictan cómo se transmiten y reciben los datos en la red.
9.1.2. Arquitectura TCP/IP
La arquitectura TCP/IP –Transfer Control Protocol / Internet Protocol– es el conjunto de protocolos que rige cómo se envían y reciben los datos a través de internet.
Un protocolo, en el contexto de las redes de ordenadores, es un conjunto de reglas y procedimientos estándar que determinan cómo los dispositivos en la red intercambian información y se comunican entre sí. Estas reglas están diseñadas para asegurar que los datos se transmitan de manera eficiente, segura y sin errores desde un punto de origen hasta un punto de destino.
Sabiendo lo anterior, TCP/IP se divide en cuatro capas que facilitan el intercambio de información a través de distintos tipos de redes. Estas capas son:
- Capa de enlace de datos: se ocupa de las conexiones físicas entre el hardware.
Un ejemplo podría ser el uso de un adaptador «Ethernet» en un ordenador -el dispositivo de tu equipo que te permite conectarte a Internet-. Cuando conectas tu ordenador a una red mediante un cable Ethernet, la capa de enlace de datos se encarga de la comunicación física entre tu ordenador y el router más cercano. Gestiona la forma en que los datos se encapsulan en paquetes, controla el acceso al medio físico y asegura que los datos lleguen de un punto a otro dentro de la misma red local.
- Capa de Internet: incluye el protocolo IP, que asegura que los datos lleguen a su destino correcto.
Un ejemplo claro de esta capa es la asignación de una dirección IP a tu dispositivo cuando te conectas a una red Wi-Fi. Esta dirección IP es imprescindible para que tu dispositivo sea identificable en la red y pueda enviar y recibir información correctamente. Si envías un correo electrónico, por ejemplo, la capa de internet utiliza la dirección IP para determinar el mejor camino que deben tomar los paquetes de datos a través de la red hasta llegar al servidor de correo del destinatario.
- Capa de transporte: donde actúan TCP y otros protocolos para garantizar que los datos se transfieran de manera fiable.
La capa de transporte se puede ejemplificar con el uso de un servicio de mensajería instantánea como WhatsApp. Cuando envías un mensaje, esta capa se encarga de dividir tu mensaje en segmentos más pequeños, garantizar que todos lleguen correctamente al destinatario, y luego reensamblarlos en el orden correcto. Utiliza protocolos como TCP (Protocolo de Control de Transmisión) para asegurar que no haya errores durante la transmisión.
- Capa de aplicación: donde operan protocolos como HTTP, que permiten servicios como la web.
Un ejemplo típico de esta capa es navegar por internet utilizando un navegador como Google Chrome o Mozilla Firefox. Cuando escribes la dirección de una página web, el navegador utiliza el protocolo HTTP -Protocolo de Transferencia de Hipertexto- para solicitar la página al servidor web correspondiente. La capa de aplicación se ocupa de las especificaciones de este protocolo, facilitando las interacciones entre aplicaciones en diferentes dispositivos.
9.1.3. Modelo cliente/servidor
El modelo cliente/servidor es un esquema de comunicación en el que un dispositivo -el cliente, es decir, tú- solicita servicios o recursos a otro dispositivo -el servidor-, que responde a la solicitud.
Por ejemplo, cuando utilizas un navegador web para acceder a un sitio, tu ordenador actúa como cliente que solicita las páginas web al servidor donde están alojadas. Este modelo está en el corazón de la mayoría de interacciones en Internet y es fundamental para servicios como la banca online, el correo electrónico y las redes sociales.
Imaginemos que quieres ver un vídeo en una plataforma como YouTube. Tu dispositivo -cliente- envía una solicitud a través de Internet al servidor de YouTube, donde está alojado el vídeo. El servidor procesa esta solicitud y te envía el vídeo, que tu dispositivo recibe y reproduce. Todo este proceso está mediado por los protocolos y arquitecturas que hemos mencionado, asegurando que el vídeo llegue correctamente a tu pantalla.
9.2. Nivel físico y de enlace de red
Visto el esquema general de funcionamiento de Internet, vamos a ver cómo se establecen esas las conexiones físicas y lógicas que permiten la comunicación entre dispositivos en una red.
9.2.1. Nivel físico y de enlace de red
El nivel físico se refiere a los medios físicos a través de los cuales se transmiten los datos. Esto incluye todo, desde cables de cobre y fibra óptica hasta ondas de radio utilizadas en las conexiones inalámbricas. Este nivel se ocupa de la transmisión cruda de bits a través del medio.
 |  |  |
| Cable Ethernet Cat6 Ext. | Cable fibra óptica monomodo. | Ondas de radio. |
El nivel de enlace de red, por su parte, funciona un poco más arriba y se encarga de que esos bits se organicen en «paquetes» coherentes y libres de errores. Utiliza direcciones MAC -Control de Acceso al Medio- para asegurar que los datos lleguen al dispositivo correcto dentro de una misma red.
9.2.2. Redes cableadas e inalámbricas
Las redes cableadas utilizan cables como el Ethernet para conectar dispositivos. Un ejemplo cotidiano sería la conexión de un ordenador de escritorio a un router mediante un cable. Esta conexión es generalmente más estable y segura que las inalámbricas, ideal para entornos donde se requiere una gran transferencia de datos, como oficinas o centros de datos.
Las redes inalámbricas, por su parte, utilizan señales de radio para comunicarse. Un ejemplo habitual es el Wi-Fi en tu casa, que permite que dispositivos como smartphones, tablets y portátiles accedan a internet sin necesidad de cables. Estas redes ofrecen mayor flexibilidad y facilidad de conexión, aunque pueden ser más susceptibles a interferencias y problemas de seguridad si no están bien protegidas.
9.2.3. Dispositivos de interconexión
Estos dispositivos juegan un papel fundamental en la gestión del tráfico de datos en las redes. Incluyen:
- Switches: conectan múltiples dispositivos dentro de una red local (LAN) utilizando cables de red, permitiendo la comunicación entre ellos. En una oficina, por ejemplo, un switch puede conectar varios ordenadores, impresoras y servidores en la misma red, permitiendo que los empleados compartan recursos de manera eficiente.
- Routers: conectan múltiples redes, dirigiendo paquetes de datos entre ellas y a menudo proporcionando conectividad a internet. Por ejemplo, un router en una casa conecta la red doméstica a internet y puede gestionar el tráfico entre diferentes dispositivos como smartphones, tablets y ordenadores personales.
- Hubs: actúan como un punto de conexión centralizado para dispositivos en una red. A diferencia de los switches, los hubs transmiten datos a todos los dispositivos de la red en lugar de solo al destinatario específico. Son menos comunes hoy en día debido a su ineficiencia comparativa, los hubs se utilizaban en pequeñas configuraciones de red donde la gestión del tráfico no era una preocupación crítica.
- Puentes (Bridges): conectan dos redes separadas para actuar como una sola red o para segmentar una red grande en subredes más pequeñas, ayudando a reducir el tráfico innecesario. En un campus universitario, un puente puede conectar la red del departamento de administración con la red de la biblioteca, permitiendo la comunicación entre ellas mientras se maneja el tráfico de red de manera eficiente.
- Repetidores: amplifican las señales en una red para extender la distancia que los datos pueden viajar entre dispositivos o a través de la red. En un edificio alto o un complejo extenso, los repetidores pueden ser utilizados para asegurar que la señal de red alcance desde el sótano hasta los pisos superiores.
- Gateways: actúan como un «portal» entre dos redes que utilizan diferentes protocolos. Traducen la comunicación entre estos sistemas para permitir que los datos fluyan entre redes que de otra manera serían incompatibles. En una empresa que ha adquirido otra y necesita integrar una red antigua que usa diferentes protocolos, un gateway facilitará la comunicación entre los sistemas antiguos y nuevos.
9.3. El protocolo de Internet (IP)
El protocolo de Internet es el método por el cual los datos se envían de un ordenador a otro en Internet. Cada ordenador -conocido como host- en la red tiene al menos una dirección IP que lo identifica de forma única dentro de la red. El IP es parte de la capa de Internet en la arquitectura TCP/IP y tiene dos versiones principales en uso:
IPv4: es la forma más extendida y utiliza direcciones de 32 bits (como 192.168.1.1).
IPv6: es la más reciente generación de direcciones IP diseñada para superar la limitación de direcciones disponibles en IPv4. Mientras que una dirección IPv4 consta de 32 bits y se expresa en formato decimal, una dirección IPv6 tiene 128 bits, lo que permite un número casi ilimitado de direcciones únicas. Esto se traduce en una capacidad para soportar múltiples dispositivos conectados simultáneamente sin riesgo de agotar las direcciones disponibles.
Ejemplo de dirección IPv6: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
Las direcciones IPv6 se escriben como ocho grupos de cuatro dígitos hexadecimales. Cada grupo representa 16 bits de la dirección, separados por dos puntos.
¿Cuáles son las ventajas de esta nueva versión?
- Mayor espacio de direcciones: la expansión a 128 bits permite trillones de dispositivos con una dirección única, facilitando la conectividad directa a Internet de innumerables dispositivos, algo necesario hoy en día con la explosión de pequeños dispositivos IoT.
- Autoconfiguración: los dispositivos en una red IPv6 pueden configurarse automáticamente cuando se conectan a una red, utilizando el protocolo de descubrimiento de vecinos, lo que simplifica la gestión de la red.
- Seguridad incorporada: IPv6 fue diseñado con la seguridad en mente. Soporta de manera nativa el protocolo IPSec para cifrado y autenticación, lo que no es obligatorio en IPv4.
9.3.1. Enrutadores
Los enrutadores operan principalmente en la capa de red del modelo TCP/IP.
Estas son algunas de sus funciones principales:
- Direccionamiento: la función principal de un enrutador es determinar el mejor camino para que los paquetes de datos viajen desde su origen hasta su destino. Utilizan tablas de enrutamiento para decidir a través de qué ruta enviar cada paquete basándose en la dirección IP destino de los mismos.
- Interconexión de redes: conectan diferentes segmentos de red, que pueden utilizar diferentes tecnologías. Por ejemplo, un enrutador puede conectar una red local Ethernet con una red de área amplia (WAN) que utiliza fibra óptica.
- Aislamiento de tráfico: los enrutadores pueden segmentar el tráfico, reduciendo las colisiones y la congestión en redes grandes. Esto es especialmente útil en entornos empresariales donde múltiples redes operan simultáneamente.
- Traducción de protocolos: algunos enrutadores avanzados son capaces de traducir información entre diferentes protocolos de red, lo que permite la interoperabilidad entre diferentes sistemas.
- Proveer seguridad: los más modernos incluyen funciones de firewall y otros métodos de seguridad para proteger las redes de accesos no autorizados. Pueden configurarse para bloquear cierto tráfico entrante o saliente, y para permitir sólo comunicaciones seguras.
9.3.2. Direccionamiento
Cuando hablamos de direcciones IP, siempre debemos usar una coletilla que nos aporta información sobre el tipo de IP que se trata. Existen dos tipos:
- Direcciones IP públicas: son únicas en todo Internet (como la de tu router wifi). Los sitios web y los servidores externos utilizan direcciones públicas para asegurar que sean accesibles desde cualquier lugar del mundo.
- Direcciones IP privadas: son utilizadas dentro de redes locales y no son visibles directamente por dispositivos fuera de esa red (como la de tu Play Station). Las direcciones privadas permiten que múltiples dispositivos compartan una única dirección IP pública.
Por ejemplo, en tu casa, habrá numerosos dispositivos con conexión a Internet -ordenadores, tablets, móviles, consolas, TV, etc-. Todas ellas tienen una IP privada del tipo 192.168.X.Y, sin embargo, si un usuario desde fuera de tu casa «viera» tu red, sólo vería una única dirección IP pública -la de tu router-.
9.4. El protocolo de control de la transmisión (TCP)
El Protocolo de Control de Transmisión, conocido como TCP, es uno de los principales protocolos de Internet. Es fundamental para garantizar que los datos se transmitan de manera confiable y ordenada entre dispositivos en una red, especialmente en Internet.
Para que seas consciente de su importancia, observa este ejemplo.
Supongamos que estás viendo una película en streaming en una plataforma como Netflix. Cuando seleccionas una película, tu dispositivo (el cliente) establece una conexión TCP con los servidores de Netflix (el servidor). Una vez establecida la conexión, los datos de la película comienzan a transmitirse.
Si en algún momento se interrumpe la conexión debido a problemas de red, TCP se encarga de gestionar la situación para reanudar la transmisión desde el punto de interrupción, asegurándose de que no pierdas continuidad en lo que estás viendo.
Si no existiera este protocolo, sería imposible reanudar la reproducción de la película en el punto que lo dejaste. Además, TCP ajustará la tasa de transmisión de datos si detecta que tu conexión a Internet no puede manejar el flujo de datos inicialmente establecido, lo cual es vital para mantener una experiencia de usuario suave y sin interrupciones.
Ahora imagina en la cantidad de situaciones en las que este protocolo resuelve necesidades de los usuarios. ¿Te ayudo? La navegación segura, el correo electrónico, la transferencia de archivos, jugar en red, Twitch, Youtube, TikTok,…; nada de eso sería posible sin la presencia de TCP.
9.5. Protocolos de Transferencia de Hipertexto (HTTP y HTTPS)
HTTP (Protocolo de Transferencia de Hipertexto) y HTTPS (la versión segura de HTTP) son protocolos fundamentales en el uso de la web, que definen cómo se transmiten los mensajes entre los navegadores web y los servidores en Internet.
HTTP
Es un protocolo de la capa de aplicación diseñado para permitir la comunicación entre clientes (como tu navegador) y servidores (donde se alojan los sitios web). Utiliza un modelo de solicitud-respuesta, en el que el cliente envía una solicitud para acceder a una página web, y el servidor responde con los contenidos de la página.
HTTPS
Es simplemente la versión segura de HTTP, que añade una capa de cifrado SSL/TLS para proteger la información que se transmite. Esto hace que las transacciones y el intercambio de datos sean seguros, impidiendo que la información pueda ser interceptada o alterada durante su tránsito por la red.
Cada vez que introduces una URL en tu navegador, estás utilizando HTTP o HTTPS para solicitar la página web del servidor.
Cuando compras en Internet, por ejemplo, en Amazon, tu navegador utiliza HTTPS para asegurar que tus datos personales, como dirección de entrega o detalles del pago sean transmitidos de forma segura al servidor de la tienda.
Al iniciar sesión en servicios como tu correo electrónico o redes sociales, HTTPS cifra tus credenciales y cualquier comunicación entre tu navegador y el servicio web, garantizando que tu información privada se mantenga segura.
Por tanto, HTTP facilita la estructura fundamental de la navegación y la interacción en la web, mientras que HTTPS añade una capa fundamental de seguridad que es imprescindible en un mundo donde las amenazas a la ciberseguridad son cada vez más frecuentes
9.6. Sistema de Nombres de Dominio (DNS)
El Sistema de Nombres de Dominio (DNS) es una tecnología que funciona como el directorio telefónico de la red, permitiendo que los nombres de dominio fáciles de recordar (como www.google.com) se traduzcan a direcciones IP numéricas como 180.97.21.7, que son las que realmente utilizan los dispositivos para localizar servidores y recursos en Internet.
Cada vez que visitas un sitio web, tu dispositivo realiza una consulta DNS para obtener la dirección IP del servidor que aloja dicho sitio. Por ejemplo, si quieres acceder a Facebook, tu dispositivo pregunta al servidor DNS cuál es la IP de facebook.com. Sin DNS, tendrías que recordar y escribir direcciones IP complicadas y poco intuitivas para cada sitio web que quisieras visitar.
Este proceso también asegura que tus correos lleguen correctamente a sus destinatarios, que HBO te consiga mostrar el capítulo de Juego de Tronos o que Ibai aparezca en tu pantalla hablándote de la Kings League.
Además, las grandes plataformas como Youtube o Shein utilizan DNS para distribuir la carga entre varios servidores y centros de datos, mejorando la velocidad de carga y la disponibilidad del servicio.
Por último, el sistema DNS también es de tremenda importancia para la seguridad de Internet, ya que los ataques al DNS pueden dirigir a los usuarios a sitios fraudulentos.
Por ejemplo, pones la dirección de caixabank.com y en vez de llegar a la página del banco llegas a una página idéntica pero que no está en los servidores de La Caixa. Metes tu usuario y tu contraseña, y acabas de regalarle todo tu dinero al atacante.