Internet - Estructura y Funcionamiento

Colegio Newlands
Tecnologías de la Información y de la Comunicación
INTERNET – Estructura y Funcionamiento
¿Qué es Internet?
Internet (acrónimo de inter-connected networks) es un método de interconexión
descentralizada de redes de computadoras a través de un conjunto de protocolos
denominado TCP/IP. Este protocolo garantiza que redes físicas heterogéneas
funcionen como una red lógica única, de alcance mundial y de acceso público. Sus
orígenes se remontan a 1969, cuando se estableció la primera conexión de
computadoras, conocida como ARPANET, entre tres universidades en California y una
en Utah, EE.UU.
¿La Web es Internet?
No (¡no!). Internet no es sinónimo de World Wide Web (WWW, o "la Web"). Ésta es
parte de Internet, siendo uno de los muchos servicios disponibles en Internet (como el
correo electrónico, mensajería instantánea, transferencia de archivos, servicios de la
Web 2.0, etc.)
La Web es un sistema de información mucho más reciente, desarrollado inicialmente
por Tim Berners Lee en 1989. La Web utiliza a Internet como medio de transmisión.
La Internet es una colección de redes de computadoras interconectadas, vinculadas
entre sí a través de cables de cobre o de fibra óptica, conexiones inalámbricas, etc.
En contraste, la Web es una colección de documentos y otros recursos interconectados
a través de hyperlinks o hipervínculos y URLs (Uniform Resource Locator, Localizador
Uniforme de Recursos)
¿Cómo me conecto a Internet?
Inicialmente, este acceso se realizaba mayoritariamente a través de PCs con módems,
y utilizando como medio de transmisión las líneas de cobre usadas por la telefonía.
Esto permite aprovechar la estructura de comunicaciones ya implantada por las
compañías telefónicas.
El desarrollo de la tecnología ha permitido que el acceso a Internet pueda realizarse
desde una amplia gama de dispositivos. Los teléfonos móviles, PDAs, PCs (comunes y
portátiles) y el uso de tecnologías inalámbricas de transmisión de datos (GSM, GPRS,
3G, Wifi, etc.)
Además de contar con el hardware necesario necesitamos que alguien nos de acceso a
internet. Un proveedor de servicios de Internet (o ISP por la sigla en inglés de Internet
Service Provider) es una empresa dedicada a conectar a Internet a los usuarios o las
distintas redes que tengan. También ofrecen servicios relacionados, como alojamiento
web o registro de dominios entre otros.
¿Qué es un MODEM?
Es un dispositivo que realiza la función principal de convertir la señal digital de la
computadora en analógica, para que pueda ser enviada por las líneas telefónicas, y
que en el lugar de destino vuelve a convertirla a formato digital, para que pueda ser
entendida por la computadora de destino. Al convertir de digital a analógico decimos
que está modulando y al convertirla a formato digital que está demodulando.
El ejemplo más común de modem es el utilizado para convertir la señal digital de la PC
en una señal sonora análoga que pueda viajar por las líneas telefónicas. Este tipo de
modem es catalogado usualmente por la cantidad de datos que pueden enviar en un
determinado tiempo (usualmente medido en bits por segundo bps)
Otro ejemplo que está ganando popularidad es el modem ADSL utilizado para la
conexión por línea digital, permitiendo un acceso con mayor ancho de banda
utilizando el sistema telefónico, de televisión por cable o línea eléctrica.
ADSL son las siglas de Asymmetric Digital Subscriber Line (Línea de Abonado Digital
Asimétrica). Analizaremos a continuación, el funcionamiento de estos módems s las
líneas telefónicas: Una línea digital de alta velocidad funciona apoyada en el par
simétrico de cobre que lleva la línea telefónica convencional o línea de abonado,
siempre y cuando el alcance no supere los 5,5 km. medidos desde la central telefónica.
Es una tecnología de acceso a Internet de banda ancha, lo que implica capacidad para
transmitir más datos, lo que, a su vez, se traduce en mayor velocidad. Esto se consigue
mediante la utilización de una banda de frecuencias más alta que la utilizada en las
conversaciones telefónicas convencionales (300-3.400 Hz) por lo que, para disponer de
ADSL, es necesaria la instalación de un filtro (llamado splitter) que se encarga de
separar la señal telefónica convencional de la que será usada para la conexión
mediante ADSL.
Esta tecnología se denomina asimétrica debido a que la velocidad de descarga (desde
la Red hasta el usuario) y de subida de datos (en sentido inverso) no coinciden.
Normalmente, la velocidad de descarga es mayor que la de subida. En una línea ADSL
se establecen tres canales de comunicación, que son el de envío de datos (Upstream),
el de recepción de datos (Downstream) y el de servicio telefónico normal (PSTN).
Digital
≠
Analógico
¿Por qué hacemos esta diferenciación? La computadora procesa la información
digitalmente, pero la gran mayoría de soportes y métodos para comunicarse con el
exterior sigue realizándose analógicamente. Consecuentemente, existe la constante
necesidad de convertir las señales que se transmiten entre estos dos sistemas.
Sistema Digital
Los Sistemas Digitales (cómo por ejemplo las computadoras) usan lógica de dos
estados representados por dos niveles de tensión eléctrica, uno alto y otro bajo. Por
abstracción, dichos estados se sustituyen por ceros y unos, lo que facilita la aplicación
de la lógica y la aritmética binaria.
Una señal es digital cuando las magnitudes de la misma se representan mediante
valores discretos en lugar de variables continuas. Por ejemplo, el interruptor de la luz
sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado.
Referido a un aparato o instrumento de medida, decimos que es digital cuando el
resultado de la medida se representa en un visualizador mediante números (dígitos) en
lugar de hacerlo mediante la posición de una aguja, o cualquier otro indicador, en una
escala.
Una señal analógica es aquella función matemática continua en la que es variable su
amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo.
Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son
eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser
hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas, etc.
¿Ruido?
Las señales de cualquier circuito o comunicación electrónica son susceptibles de ser
variadas de forma no deseada. A estas interferencias se las conoce bajo el nombre de
ruido, lo que ocurre siempre en mayor o menor medida.
La gran desventaja respecto a las señales digitales, es que en las señales analógicas,
cualquier variación en la información es de difícil recuperación, y esta pérdida afecta
en gran medida al correcto funcionamiento y rendimiento del dispositivo analógico.
Representación gráfica de una señal digital (discreta) y una señal analógica (continua):
Estructura de Internet
Internet no es una red centralizada ni está regida por un solo organismo. Su estructura
se parece a una tela de araña en la cual unas redes se conectan con otras.
No obstante hay una serie de organizaciones responsables de la adjudicación de
recursos y el desarrollo de los protocolos necesarios para que Internet evolucione.
Por ejemplo:
IETF (Internet Engineering Task Force) se encarga de redactar los protocolos usados en
Internet.
ICANN (siglas en inglés para Corporación de Internet para los Nombres y los Números
Asignados) es la autoridad que coordina la asignación de identificadores únicos en
Internet, incluyendo nombres de dominio, direcciones IP, etc.
Direcciones de Internet
En Internet se emplean varios formatos para identificar máquinas, usuarios o recursos
en general.
Direcciones numéricas: se emplean para identificar máquinas. Son las llamadas
direcciones IP. Se representan por cuatro números, de 0 a 255, separados por puntos.
Un servidor puede identificarse, por ejemplo, con la dirección IP 66.230.200.100.
Como es más sencillo recordar un nombre, las direcciones se "traducen" a nombres.
Estas traducciones se denominan nombres de dominio. El servicio encargado de la
traducción es el DNS.
Cada vez que se inicia una comunicación con un nombre de dominio, el ordenador
realiza una petición a su servidor DNS para que le proporcione la IP asociada a ese
nombre.
Servicio de Nombres - DNS
Existe un servicio que se encarga de proporcionar la correspondencia entre una
dirección IP y su nombre de dominio, y viceversa. Este servicio es el DNS (Domain
Name System, Sistema de Nombres de Dominio).
Direcciones de Correo Electrónico: se emplean para identificar a usuarios de correo
electrónico y tienen el siguiente formato:
usuario@servidor_de_correo.dominio
Direcciones de Recursos: se emplean para identificar recursos en Internet, son las
direcciones URL (Uniform Resource Locator, Localizador Uniforme de Recursos). Una
dirección URL tiene la forma:
http://nombre_de_empresa.dominio/página.html
En este ejemplo http:// es el protocolo, nombre_de_empresa.dominio el dominio (que
es traducido a una dirección IP por el servicio DNS), y página.html la localización del
recurso al que se quiere acceder.
¿Cómo viaja la información en Internet?
El procedimiento empleado para intercambiar información en Internet sigue el modelo
cliente-servidor:
Los servidores son computadoras donde se almacenan datos.
El cliente es la computadora que realiza la petición al servidor para que éste le
muestre alguno de los recursos almacenados.
La información se transmite en pequeños fragmentos llamados "paquetes".
Lo importante es la reconstrucción en el destino del mensaje emitido, no el camino
seguido por los paquetes que lo componen.
Si se destruye un nodo de la red, los paquetes encontrarán caminos alternativos. Este
procedimiento no es el más eficiente, pero resiste los desperfectos de una parte de la
red.
Para intercambiar información entre computadoras es necesario desarrollar técnicas
que regulen la transmisión de estos paquetes. Dicho conjunto de normas se
denomina protocolo. Hacia 1972 aparecieron los protocolos TCP e IP, utilizados ahora
para controlar el flujo de datos en Internet:
El protocolo TCP (Protocolo de Control de Transmisión) se encarga de fragmentar el
mensaje emitido en paquetes. En el destino, se encarga de reorganizar los paquetes
para formar de nuevo el mensaje, y entregarlo a la aplicación correspondiente.
El protocolo IP (Protocolo de Internet) enruta los paquetes. Esto hace posible que los
distintos paquetes que forman un mensaje pueden viajar por caminos diferentes hasta
llegar al destino.
Existen más de 100 protocolos que permiten la transmisión de datos en internet pero
suele referirse a ellos como el conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos
protocolos más importantes que la componen y que fueron los primeros en definirse y
son los más usados.
Entre estos 100 protocolos se encuentran:
El popular HTTP (HyperText Transfer Protocol), que es el que se utiliza para acceder a
las páginas web.
El FTP (File Transfer Protocol) para transferencia de archivos.
El SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) y el POP (Post Office Protocol) para correo
electrónico.
El TELNET para acceder a equipos remotos, entre otros.
¿Cómo funciona el Correo Electrónico?
El proceso de envío es el siguiente:
1. Cuando un usuario envía un correo, el mensaje se dirige hasta el servidor encargado
del envío de correo electrónico de su proveedor de Internet (mediante el protocolo
SMTP).
2. Este servidor lo reenvía al servidor de correo electrónico encargado de la recepción
de mensajes del destinatario (mediante protocolo SMTP).
3. El servidor de correo electrónico del destinatario procesa el mensaje y lo deposita
en el buzón del destinatario.
4. Este buzón es accesible mediante el servidor de lectura de correos (protocolo POP ó
IMAP). Así, cuando el destinatario, posteriormente, solicita sus mensajes, el servidor
de correo de lectura se los envía.
Diferencias entre POP e IMAP
El protocolo POP (Post Office Protocol) permite recibir mensajes de correo hacia el
cliente (se almacenan en el ordenador del destinatario), desde el servidor (correo
entrante).
El protocolo IMAP (Internet Message Access Protocol) permite recibir mensajes de
correo hacia el cliente (se almacenan en el ordenador del destinatario), desde el
servidor, al igual que el protocolo POP (correo entrante), pero IMAP permite gestionar
el correo de forma más flexible. Así, es posible sincronizar contenidos entre el cliente y
el servidor, utilizar diferentes carpetas para clasificar el correo (sincronizadas entre
cliente y servidor), realizar búsquedas en el lado del servidor, descargar solamente
partes del mensaje, etc.
Si te interesa saber un poco más… (NO lo tenés que estudiar)
El siguiente diagrama intenta mostrar cómo funciona en conjunto lo visto hasta aquí
(desde el cable telefónico hasta los protocolos de la familia TCP/IP).
No es difícil de entender y la intención de presentarlo aquí es poder integrar todo lo
visto para que no queden como partes sueltas.
Es un poco técnico y no tiene sentido estudiarlo de memoria, bastará con ver como se
integran en lo que se llama pila TCP/IP:
Nivel 5
Aplicación
Nivel 4 Transporte
HTTP, FTP, SMTP…
TCP
Nivel 3
Internet
IP
Nivel 2
Enlace
Ethernet, PPP, ATM
(protocolos de redes)
Nivel 1
Físico
Medio físico
El nivel Físico
El nivel físico describe las características físicas de la comunicación, como las
convenciones sobre la naturaleza del medio usado para la comunicación (como las
comunicaciones por cable, fibra óptica)
El nivel de Enlace de datos
El nivel de enlace de datos especifica cómo son transportados los paquetes sobre el
nivel físico, incluyendo los delimitadores (patrones de bits concretos que marcan el
comienzo y el fin). Ethernet, por ejemplo, incluye campos que especifican que máquina
o máquinas de la red son las destinatarias.
El nivel de Internet
Este nivel soluciona el problema de conseguir transportar paquetes a través de una red
sencilla. Generalmente esto incluye un enrutamiento de paquetes a través de una red
de redes, conocida como Internet.
En la familia de protocolos de Internet, IP realiza las tareas básicas para conseguir
transportar datos desde un origen a un destino. IP puede pasar los datos a una serie de
protocolos superiores.
El nivel de Transporte
Los protocolos del nivel de transporte pueden solucionar problemas como la fiabilidad
(cuestiones como ¿alcanzan los datos su destino?) y la seguridad de que los datos
llegan en el orden correcto.
TCP realiza continuamente medidas sobre el estado de la red para evitar sobrecargarla
con demasiado tráfico. Además, TCP trata de enviar todos los datos correctamente en
la secuencia especificada.
El nivel de Aplicación
El nivel de aplicación es el nivel que los programas más comunes utilizan para
comunicarse a través de una red con otros programas. Los procesos que acontecen en
este nivel son aplicaciones específicas que pasan los datos al nivel de aplicación en el
formato que internamente use el programa y es codificado de acuerdo con un
protocolo estándar.
Proporcionan servicios que directamente trabajan con las aplicaciones de usuario.
Estos programas y sus correspondientes protocolos incluyen a HTTP (HyperText
Transfer Protocol), FTP (Transferencia de archivos), SMTP (correo electrónico), SSH
(login remoto seguro), DNS (Resolución de nombres de dominio) y a muchos otros.
Una vez que los datos de la aplicación han sido codificados en un protocolo estándar
del nivel de aplicación son pasados hacia abajo al siguiente nivel de la pila de
protocolos TCP/IP.