Orígenes y evolución de Internet

Orígenes y evolución de Internet
Los orígenes de Internet se remontan a más de veinticinco años atrás, como un proyecto de investigación en
redes de conmutación de paquetes, dentro de un ámbito militar. A finales de los años sesenta (1969), en
plena guerra fría, el Departamento de Defensa Americano (DoD) llegó a la conclusión de que su sistema de
comunicaciones era demasiado vulnerable. Estaba basado en la comunicación telefónica (Red Telefónica
Conmutada, RTC), y por tanto, en una tecnología denominada de conmutación de circuitos, (un circuito es
una conexión entre llamante y llamado), que establece enlaces únicos y en número limitado entre importantes
nodos o centrales, con el consiguiente riesgo de quedar aislado parte del país en caso de un ataque militar
sobre esas arterias de comunicación.
Como alternativa, el citado Departamento de Defensa, a través de su Agencia de Proyectos de Investigación
Avanzados (Advanced Research Projects Agency, ARPA) decidió estimular las redes de ordenadores
mediante becas y ayudas a departamentos de informática de numerosas universidades y algunas empresas
privadas. Esta investigación condujo a una red experimental de cuatro nodos, que arrancó en Diciembre de
1969, se denominó ARPAnet. La idea central de esta red era conseguir que la información llegara a su
destino aunque parte de la red estuviera destruida.
ARPA desarrolló una nueva tecnología denominada conmutación de paquetes, cuya principal
característica reside en fragmentar la información, dividirla en porciones de una determinada longitud a las
que se llama paquetes. Cada paquete lleva asociada una cabecera con datos referentes al destino, origen,
códigos de comprobación, etc. Así, el paquete contiene información suficiente como para que se le vaya
encaminando hacia su destino en los distintos nodos que atraviese. El camino a seguir, sin embargo, no está
preestablecido, de forma que si una parte de la red cae o es destruida, el flujo de paquetes será
automáticamente encaminado por nodos alternativos. Los códigos de comprobación permiten conocer la
pérdida o corrupción de paquetes, estableciéndose un mecanismo que permite la recuperación. Este sistema
de transmisión reúne múltiples ventajas:
• Fiabilidad, independiente de la calidad de líneas utilizadas y de las caídas de la red.
• Distribución más fácil de los datos dado que al contener cada paquete la información necesaria para
llegar a su destino, tenemos que paquetes con distinto objetivo pueden compartir un mismo canal o
camino de comunicaciones.
• Posibilidad de técnicas de compresión que aumentan la capacidad de transmisión y de encriptado
que permiten una codificación, de forma que se asegure la confidencialidad de los datos.
Al igual que los equipos o las conexiones también se evolucionó en los servicios que ofrecía ARPAnet, ya que
si bien al principio sólo permitía ejecutar programas en modo remoto, en 1972 se introdujo un sistema de
correo electrónico, que liberó a los usuarios de la dependencia de los husos horarios (algo de importancia
evidente en Estados Unidos, por su gran extensión), y supuso un sorprendente aumento en el tráfico generado,
convirtiéndose en la actividad que mayor volumen generaba, en contra de las previsiones iniciales.
Para que los ordenadores puedan comunicarse entre sí es necesario que todos ellos envíen y reciban la
información de la misma manera. La descripción de los pasos a seguir se denomina protocolo. En 1974, se
presentó el protocolo Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP). Este protocolo
proporcionaba un sistema independiente de intercambio de datos entre ordenadores y redes locales de distinto
origen, eso sí, conservando las ventajas relativas a la técnica de conmutación de paquetes.
A principios de los ochenta el Departamento de Defensa de Estados Unidos decidió usar el protocolo TCP/IP
para la red ARPAnet, desdoblándola en Arpanet y Milnet, siendo esta segunda de uso exclusivamente militar,
conectada a Arpanet bajo un tráfico extremadamente controlado. Igualmente en Europa se creó la red Minet,
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como extensión de Milnet.
Dado que una gran cantidad de las organismos tenían sus propias redes de area local (RAL) conectadas a los
nodos de la red se fue evolucionando hacia una red llamada ARPA Internet formada por miles de equipos. El
nombre sufrió algunos cambios más, como: Federal Research Internet, TCP/IP Internet y finalmente,
INTERNET.
Durante los últimos años ochenta Internet creció hasta incluir el potencial informático de las universidades y
centros de investigación, lo que unido a la posterior incorporación de empresas privadas, organismos públicos
y asociaciones de todo el mundo supuso un fuerte impulso para Internet que dejó de ser un proyecto con
protección estatal para convertirse en la mayor red de ordenadores del mundo, formada por más de
cincuenta mil redes, cuatro millones de sistemas y más de setenta millones de usuarios.
Teniendo en cuenta que se estima un crecimiento del censo de usuarios de Internet de aproximadamente
un diez por ciento mensual, se deduce que para el año dos mil se superarían los trescientos millones de
usuarios conectados a la `Red de redes'. Internet no es simplemente una red de ordenadores, es decir, unos
cuantos ordenadores conectados entre sí. Se trata de una asociación de miles de redes conectadas entre sí.
Todo ello da lugar a la RED DE REDES, en la que un ordenador de una red puede intercambiar información
con otro situado en una red remota.
En gran parte, este espectacular crecimiento se debe a la notable mejora en la facilidad de uso de los servicios
ofrecidos, dado que, aún manteniéndose los servicios originales de transferencia de ficheros, correo
electrónico o acceso remoto, la irrupción de la `TELARAÑA MUNDIAL', World Wide Web (www), un
servicio de consulta de documentos hipertextuales, ha sido el paso definitivo hacia la popularidad de la que
actualmente goza.
Elementos imprescindibles para acceder a Internet
Para utilizar Internet no es preciso entender exactamente como funciona, aunque un poco de información al
respecto nunca está de más. Son necesarios los siguientes elementos:
• El PC y el módem: a Internet se accede desde un PC conectado al proveedor mediante un módem
que por su puesto deberá estar conectado a una línea telefónica.
• Proveedor: abre las puertas de Internet. El proveedor te proporciona acceso a la Red, un número de
teléfono para acceder a ella y una dirección de correo electrónico.
PROTOCOLOS
IP (Internet Protocol) fue uno de los cuatro protocolos que fueron desarrollados, pero todos trabajaban sobre
éste. Los otros protocolos fueron el User Datagram Protocol (UDP), el Transmission Control Protocol (TCP)
y el Internet Control Message Protocol (ICMP).
¿Cómo funciona Internet?
Desde su aparición, Internet ha funcionado gracias a la colaboración entre distintas partes, llamadas partidos
de cooperación. Ciertas funciones claves han sido críticas para su operatividad, siendo la más importante entre
ellas la especificación de protocolos de comunicación, por medio de los cuales operan los componentes del
sistema. Estos fueron originalmente desarrollados en el programa de investigación DARPA, pero en los
últimos años este trabajo ha abarcado un espectro de influencias mucho mayor. Actualmente, además de los
protocolos TCP/IP, existen nuevos, tales como: El conjunto de protocolos Open System Interconnection (OSI)
, promulgados por laInternational Standards Organization (ISO) , que tratan de definir de un modo más amplio
cómo ciertas aplicaciones deben ser realizadas: mensajería electrónica, conexiones online y transferencia de
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ficheros.
El apoyo "regional" en Internet es proporcionado por varios consorcios de redes/networks y el apoyo "local"
está a cargo de las instituciones de investigación y de educación. Gran parte de la ayuda que la comunidad de
Internet recibe proviene del gobierno federal y estatal de los Estados Unidos, puesto que el Internet era
originalmente parte de un programa de investigación federal−financiado, que posteriormente se ha convertido
en una parte esencial de la infraestructura de la investigación de dicho país. Tanto lo relacionado con el
dominio público como las implementaciones comerciales de los cien protocolos del TCP/IP estuvieron
disponibles a partir de fines de los ochentas. Es precisamente en esa época cuando la población de usuarios de
Internet y de componentes de la red se amplió internacionalmente y comenzó a incluir recursos de corte
comercial. De hecho, gran parte del sistema hoy en día se compone de redes privadas que brindan facilidades
a nivel mundial en el plano educacional, de instituciones de investigación , de negocios y gubernamentales; la
industria, asimismo, ha aportado una considarable contribución, dando origen a una nueva etapa en el
desarrollo de la red.
Por otro lado, en Europa y en otras partes del mundo, el apoyo proviene de esfuerzos de cooperatividad
internacional y de organizaciones de investigación locales. Durante el curso de su evolución, particularmente
después de 1989, el sistema de Internet empezó a integrar soportes a otras áreas de los protocolos en cuanto al
establecimiento de la red se refiere. A principios de 1990, los protocolos de OSI también se pusieron en
práctica, y hacia fines del año siguiente, Internet había crecido hasta incluir alrededor de 5,000 redes en más
de 36 países, sirviendo a un número mayor a de 700,000 computadoras host/ cliente, utilizadas por más de
400,000 personas.
Actualmente el énfasis en el sistema está en el trabajo de integración multiprotocolar, y en particular , en la
integración de los protocolos del OSI (Open Systems Interconnection ) a su configuración.
Desde finales de los años 80, la red Internet ha crecido exponencialmente a nivel de número de redes
conectadas, como de ordenadores y de tráfico. Además, el porcentaje de usuarios del ámbito comercial y
empresarial crece rápidamente.
En 1992 Internet conectaba más de un millón de "hosts" (ordenadores "madre" que daban acceso a los
usuarios finales) y enlazaba más de 10.000 redes de 50 países.
Niveles Fisico y de enlace: Ethernet
Los protocolos que pertenecen al nivel de enlace o interfaz de red de Internet (niveles físico y de enlace en el
modelo OSI) deben añadir más información a los datos provenientes de IP para que la transmisión pueda
realizarse. Es el caso, por ejemplo, de las redes Ethernet, de uso muy extendido actualmente. Este tipo de
redes utiliza su propio sistema de direcciones, junto con una nueva cabecera para los datos.
Las redes locales Ethernet son posiblemente la tecnología que domina en Internet. Este tipo de redes fue
desarrollado por Xerox durante los años 70, y entre sus características podemos destacar su alto nivel de
rendimiento, la utilización de cable coaxial para la transmisión, una velocidad de 10Mbit/seg. y CSMA/CD
como técnica de acceso.
Ethernet es un medio en el que todos los ordenadores pueden acceder a cada uno de los paquetes que se
envían, aunque un ordenador sólo tendrá que prestar atención a aquellos que van dirigidos a él mismo.
La técnica de acceso CSMA/CD (Carrier Sense and Multiple Access with Collition Detection) permite a que
todos los dispositivos puedan comunicarse en el mismo medio, aunque sólo puede existir un único emisor en
cada instante. De esta manera todos los sistemas pueden ser receptores de forma simultánea, pero la
información tiene que ser transmitida por turnos. Si varios dispositivos intentan transmitir en el mismo
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instante la colisión es detectada, de forma que cada uno de ellos volverá a intentar la transmisión transcurrido
un pequeño intervalo de tiempo aleatorio.
Suponemos que el protocolo de nivel de transporte utilizado es el TCP. De esta manera, cuando se pretende
enviar un mensaje IP a través de un red Ethernet, la estructura final del mismo quedaría con el siguiente
formato:
Cabecera
Ethernet
Cabecera IP
(20 byte)
Cabecera TCP
(20 byte)
Datos
Checksum
Ethernet
La cabecera Ethernet consta de 14 bytes, en los que se incluyen 3 campos: La dirección de origen (48 bit), la
dirección de destino (48 bit), y el código de tipo (16 bit) que se utiliza para permitir el uso de diferentes
protocolos en la misma red (TCP/IP es uno de ellos). El checksum o campo de detección de errores (32 bit) no
se incluye en la cabecera Ethernet, sino que se sitúa al final del mensaje, y se calcula a partir de todos los
datos del paquete completo. A estos datos hay que sumar un campo de una longitud de 64 bit que se envía
inmediatamente antes de la cabecera, y cuya misión es sincronizar la línea para marcar el momento en que
comienzan los datos del paquete completo.
Es importante notar que las direcciones utilizadas por Ethernet no guardan ninguna relación con las
direcciones de Internet. Así como las direcciones IP de Internet son asignadas por el usuario, las direcciones
Ethernet se asignan "de fábrica". Esta es la razón por la que se utilizan 48 bit en las direcciones, ya que de esta
manera se obtiene un número lo suficientemente elevado de direcciones como para asegurar que no sea
necesario repetir los valores.
En una red Ethernet los paquetes son transportados de un ordenador a otro de manera que son visibles para
todos, siendo necesario un procedimiento para identificar los paquetes que pertenecen a cada ordenador.
Cuando el paquete es recibido en el otro extremo, la cabecera y el checksum se retiran, se comprueba que los
datos corresponden a un mensaje IP, y este mensaje se pasa al protocolo IP para que sea procesado.
El tamaño máximo para un paquete de datos varía de unas redes a otras. En el caso de Ethernet el tamaño
puede ser de 1500 bytes, para otras redes puede ser menor o bastante mayor en el caso de redes muy rápidas.
Aquí surge otro problema, pues normalmente los paquetes de tamaño mayor resultan más eficientes para
transmitir grandes cantidades de información. Sin embargo, se debe tener en cuenta que las redes del receptor
y el emisor pueden ser muy distintas. Por este motivo el protocolo TCP está preparado para negociar el
tamaño máximo de los datagramas que serán enviados durante el resto de la conexión. Pero así el problema no
queda completamente resuelto porque hasta que los paquetes lleguen a su destino es muy probable que tengan
que atravesar otras redes intermedias, las cuales puede que no sean capaces de soportar el tamaño de los
paquetes que se está enviando. Se hace necesario entonces dividir el paquete original en otros más pequeños
para que puedan ser manejados: Esto se conoce como fragmentación (fragmentation).
La fragmentación es posible gracias a determinados campos que el protocolo IP introduce en su cabecera.
Estos campos de fragmentación se usan cuando ha sido necesario dividir el paquete enviado originalmente, de
manera que éste pueda ser reconstruido por el host receptor a través del protocolo TCP/IP. Este último
proceso de reconstrucción de los paquetes se conoce como "reensamblaje" (reassembly).
ARP (Address Resolution Protocol)
El Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP) es necesario debido a que las direcciones Ethernet y las
direcciones IP son dos números distintos y que no guardan ninguna relación. Así, cuando pretendemos
dirigirnos a un host a través de su dirección de Internet se necesita convertir ésta a la correspondiente
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dirección Ethernet.
ARP es el protocolo encargado de realizar las conversiones de dirección correspondientes a cada host. Para
ello cada sistema cuenta con una tabla con la dirección IP y la dirección Ethernet de algunos de los otros
sistemas de la misma red. Sin embargo, también puede ocurrir que el ordenador de destino no se encuentre en
la tabla de direcciones, teniendo entonces que obtenerla por otros medios.
Con la finalidad de obtener una dirección Ethernet destino que no se encuentra en la tabla de conversiones se
utiliza el mensaje ARP de petición. Este mensaje es enviado como broadcast, es decir, que estará disponible
para que el resto de los sistemas de la red lo examinen, y el cual contiene una solicitud de la dirección final de
un sistema a partir de su dirección IP. Cuando el ordenador con el que se quiere comunicar analiza este
mensaje comprueba que la dirección IP corresponde a la suya y envía de regreso el mensaje ARP de
respuesta, el cual contendrá la dirección Ethernet que se estaba buscando. El ordenador que solicitó la
información recibirá entonces el mensaje de respuesta y añadirá la dirección a su propia tabla de conversiones
para futuras referencias.
El mensaje de petición ARP contiene las direcciones IP y Ethernet del host que solicita la información,
además de la dirección IP del host de destino. Estos mensajes son aprovechados en algunas ocasiones también
por otros sistemas de la red para actualizar sus tablas, ya que el mensaje es enviado en forma de broadcast. El
ordenador de destino, una vez que ha completado el mensaje inicial con su propia dirección Ethernet, envía la
respuesta directamente al host que solicitó la información.
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