Arquitectura de Internet

Aunque Internet es compleja, existen algunas ideas básicas que rigen su operación. Esta sección examinará la arquitectura básica de la Internet. La Internet es una idea que parece muy sencilla a primera vista, y cuando se repite a gran escala, permite la comunicación casi instantánea de datos por todo el mundo entre cualesquiera personas, en cualquier lugar, en cualquier momento.

Las LAN son redes de menor tamaño que se limitan a un área geográfica. Muchas LAN conectadas entre sí permiten que funcione La Internet. Pero las LAN tienen sus limitaciones de tamaño. Aunque se han producido avances tecnológicos que mejoran la velocidad de las comunicaciones, tales como la Ethernet de 10 Gigabits, de 1 Gigabit y Metro Optical, la distancia sigue siendo un problema.

Concentrarse en la comunicación entre el computador origen y destino y los computadores intermedios al nivel de la capa de aplicación es una forma de ver el panorama de la arquitectura de Internet. Colocar copias idénticas de una aplicación en todos los computadores de la red podría facilitar el envío de mensajes a través de la gran red. Sin embargo, esto no funciona bien a mayor escala. Para que un nuevo software funcione correctamente, se requiere de la instalación de nuevas aplicaciones en cada computador de la red. Para que un hardware nuevo funcione correctamente, se requiere de la modificación del software. Cualquier falla en un computador intermedio o en la aplicación del mismo causaría una ruptura en la cadena de mensajes enviados.

Internet utiliza el principio de la interconexión en la capa de red. Con el modelo OSI a modo de ejemplo, el objetivo consiste en construir la funcionalidad de la red en módulos independientes. Esto permite que una

variedad de tecnologías LAN existan en las Capas 1 y 2 y una variedad de aplicaciones funcionen en las Capas 5; 6 y 7. El modelo OSI proporciona un mecanismo en el cual se separan los detalles de las capas inferior y superior. Esto permite que los dispositivos intermedios de networking "retransmitan" el tráfico sin tener que molestarse con los detalles de la LAN.

Esto nos lleva al concepto de internetworking o la construcción de redes de redes. Una red de redes recibe el nombre de internet, que se escribe con "i" minúscula. Cuando se hace referencia a las redes desarrolladas por el DoD en las que corre la Worldwide Web (www) (Red mundial), se utiliza la letra "I" mayúscula y recibe el nombre de Internet. Internetworking debe ser escalable respecto del número de redes y computadores conectados. Internetworking debe ser capaz de manejar el transporte de datos a lo largo de grandes distancias. Tiene que ser flexible para admitir las constantes innovaciones tecnológicas. Además, debe ser capaz de ajustarse a las condiciones dinámicas de la red. Y, sobre todo, las internetworks deben ser económicas. Las internetworks deben estar diseñadas para permitir que en cualquier momento, en cualquier lugar, cualquier persona reciba la comunicación de datos.

La Figura resume la conexión de una red física a otra por medio de un computador especial que recibe el nombre de Router. Estas redes se describen como conectadas directamente al Router. Se necesita un Router para tomar toda decisión necesaria con respecto a la ruta para que las dos redes que se comuniquen. Hacen falta muchos Routers para adminstrar los grandes volúmenes del tráfico en las redes.

Figura 1

La Figura amplía la idea a tres redes físicas conectadas con dos Routers. Los Routers toman las decisiones complejas para que todos los usuarios de todas las redes puedan comunicarse entre sí. No todas las redes están conectadas directamente a otra. El Router debe contar con alguna metodología para manejar esta situación.

Figura 2

Una opción es que el Router guarde una lista de todos los computadores y todas las rutas hacia ellos. Entonces, el Router decidirá cómo enviar los paquetes de datos a base de esta tabla de referencia. El envío se basa en la dirección IP del computador destino. Esta opción resulta más difícil a medida que crece el número de usuarios. La escabilidad aparece cuando un Router guarda una lista de todas las redes, pero deja los detalles del envío local a las redes físicas locales. En esta situación, los Routers envían los mensajes a otros Routers. Cada uno comparte la información acerca de cuáles son las redes a las que está conectado. Se construye así la tabla de enrutamiento.

La Figura muestra la transparencia que los usuarios requieren. Sin embargo, las estructuras lógicas y físicas dentro de la nube Internet pueden ser extremadamente complejas como muestra la Figura . La Internet ha crecido rápidamente para permitir el ingreso de más y más usuarios. El hecho que haya crecido

de tal forma, con más de 90 000 rutas centrales y 300 000 000 usuarios finales es prueba de la solidez de la arquitectura de la Internet.

Figura 3 Figura 4

Dos computadores, en cualquier lugar del mundo, si se conforman con determinadas especificaciones de hardware, software y protocolos, pueden comunicarse de forma confiable. La estandarización de las prácticas y los procedimientos de transportación de datos por las redes ha hecho que Internet sea posible.

9.2Dirección de Internet

9.2.1 Direccionamiento IP

Para que dos sistemas se comuniquen, se deben poder identificar y localizar entre sí. Aunque las direcciones de la Figura no son direcciones de red reales, representan el concepto de agrupamiento de las direcciones. Este utiliza A o B para identificar la red y la secuencia de números para identificar el host individual.

Figura 1

Un computador puede estar conectado a más de una red. En este caso, se le debe asignar al sistema más de una dirección. Cada dirección identificará la conexión del computador a una red diferente. No se suele decir que un dispositivo tiene una dirección sino que cada uno de los puntos de conexión (o interfaces) de dicho dispositivo tiene una dirección en una red. Esto permite que otros computadores localicen el dispositivo en una determinada red. La combinación de letras (dirección de red) y el número (dirección del host) crean una dirección única para cada dispositivo conectado a la red. Cada computador conectado a una red TCP/IP debe recibir un identificador exclusivo o una dirección IP. Esta dirección, que opera en la Capa 3, permite que un computador localice otro computador en la red. Todos los computadores también

cuentan con una dirección física exclusiva, conocida como dirección MAC. Estas son asignadas por el fabricante de la tarjeta de intefaz de la red. Las direcciones MAC operan en la Capa 2 del modelo OSI.

Figura 2

Una dirección IP es una secuencia de unos y ceros de 32 bits. La Figura muestra un número de 32 bits de muestra. Para que el uso de la dirección IP sea más sencillo, en general, la dirección aparece escrita en forma de cuatro números decimales separados por puntos. Por ejemplo, la dirección IP de un computador es 192.168.1.2. Otro computador podría tener la dirección 128.10.2.1. Esta forma de escribir una dirección se conoce como formato decimal punteado. En esta notación, cada dirección IP se escribe en cuatro partes separadas por puntos. Cada parte de la dirección se conoce como octeto porque se compone de ocho dígitos binarios. Por ejemplo, la dirección IP 192.168.1.8 sería 11000000.10101000.00000001.00001000 en una notación binaria. La notación decimal punteada es un método más sencillo de comprender que el método binario de unos y ceros. Esta notación decimal punteada también evita que se produzca una gran cantidad de errores por transposición, que sí se produciría si sólo se utilizaran números binarios. El uso de decimales separados por puntos permite una mejor comprensión de los patrones numéricos. Tanto los números binarios como los decimales de la Figura representan a los mismos valores, pero resulta más sencillo apreciar la notación decimal punteada. Este es uno de los problemas frecuentes que se encuentran al trabajar directamente con números binarios. Las largas cadenas de unos y ceros que se repiten hacen que sea más probable que se produzcan errores de transposición y omisión.

Figura 3

Resulta más sencillo observar la relación entre los números 192.168.1.8 y 192.168.1.9, mientras que 11000000.10101000.00000001.00001000 y 11000000.10101000.00000001.00001001 no son fáciles de reconocer. Al observar los binarios, resulta casi imposible apreciar que son números consecutivos.