024.1 Lección 1

Las redes cableadas utilizan cables físicos para conectar dispositivos, de forma similar a cómo un cargador conecta el teléfono a una toma de corriente. Los tipos de conexiones cableadas más comunes son Ethernet y fibra óptica.

Ethernet se utiliza ampliamente en hogares y oficinas porque permite enviar datos rápidamente, de forma similar a cómo cuando una manguera suministra agua a alta presión. Funciona bien tanto en distancias cortas, como entre su computadora y un enrutador cercano, así como en distancias más largas dentro de un edificio.

Por otro lado, los cables de fibra óptica son como las autopistas de Internet. En lugar de utilizar señales eléctricas como Ethernet, utilizan luz para transferir datos, lo que los hace mucho más rápidos y capaces de transportar datos a distancias mucho mayores (piense en la fibra óptica como un medio para transmitir información a la velocidad de la luz). Sin embargo, así como construir una autopista es más caro que tender una carretera normal, la fibra óptica es más costosa y compleja de instalar, por lo que se encuentra con mayor frecuencia en grandes empresas o para conexiones de Internet entre ciudades.

Por el contrario, las redes Wi-Fi utilizan ondas de radio para enviar datos, de forma similar a cómo la radio de tu coche capta música de una emisora sin necesidad de cables. El Wi-Fi es increíblemente popular porque permite que tus dispositivos, como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles, se conecten a Internet sin la molestia de tener que enchufar ningún cable. Esta flexibilidad lo hace ideal para moverse por la casa y mantenerse conectado.

El Wi-Fi normalmente funciona en dos “canales” o bandas de frecuencia: 2,4 GHz y 5 GHz. Piense en ellos como carriles en una carretera. La banda de 2,4 GHz es como una carretera más ancha que llega más lejos, lo que le permite conectarse incluso en habitaciones alejadas del enrutador, pero la velocidad es más lenta, como conducir en una autopista con mucho tráfico. Por otro lado, la banda de 5 GHz es como un carril más rápido pero más estrecho. Le brinda velocidades más rápidas para streaming o juegos, pero necesita estar más cerca del enrutador, al igual que acelerar es más fácil en una carretera corta y despejada.

Sin embargo, si bien el Wi-Fi es muy conveniente, se puede interrumpir con mayor facilidad, de manera similar a cómo las señales de radio pueden verse afectadas por las paredes u otros dispositivos electrónicos. También está más expuesto a riesgos de seguridad, por lo que medidas como contraseñas seguras y cifrado son importantes para mantener su red a salvo de visitantes no deseados.

Las redes celulares, incluidas 3G, 4G y ahora 5G, emplean torres de telefonía celular altas para enviar y recibir datos desde tu teléfono móvil. Estas torres envían señales que tu teléfono capta para que puedas acceder a Internet sin necesidad de Wi-Fi ni cables. Estas redes son las que te permiten usar aplicaciones, navegar por Internet o escuchar música en streaming mientras estás fuera de casa, incluso cuando estás lejos de ella.

Cada generación (3G, 4G y 5G) representa un salto en la velocidad y la potencia de estas redes. La 3G es como una carretera antigua y más lenta que solía ser ideal para actividades simples como enviar mensajes de texto o cargar sitios web básicos. La 4G llegó y aceleró todo, permitiendo actividades como la transmisión de videos y descargas más veloces. La 5G es la más nueva y rápida, como un tren bala de alta velocidad que puede manejar incluso más datos a la vez, lo que la hace ideal para actividades como la realidad virtual y los dispositivos inteligentes.

Sin embargo, así como algunas áreas tienen mejores condiciones viales que otras, la velocidad y la potencia de tu red celular dependen de dónde te encuentres. En algunos lugares, puedes tener una excelente cobertura 4G o 5G, lo que te brinda velocidades rápidas, mientras que en otras áreas, la señal puede ser más débil, lo que resulta en conexiones a Internet más lentas.

Para comprender cómo se comunican los dispositivos de red, es fundamental comprender cómo se identifican y reconocen entre sí dentro de diferentes tipos de medios de red, como Wi-Fi, Ethernet, fibra óptica o redes celulares.

Esta identificación es esencial porque cuando un dispositivo realiza una solicitud a otro, debe ser posible determinar dónde se originó el paquete de datos y en qué computadora se encuentra el destinatario previsto.

A nivel de red local, este direccionamiento se gestiona mediante una convención conocida como dirección MAC (Media Access Control). La dirección MAC actúa como una “huella digital” única para cada dispositivo de la red, lo que garantiza que los datos se dirijan correctamente y se entreguen al dispositivo correcto. Sin este tipo de direccionamiento, sería imposible gestionar el tráfico de datos entre varios dispositivos conectados, lo que provocaría confusión y pérdida de datos.

Cada dispositivo conectado a una red tiene su propia dirección MAC, lo que hace que las direcciones sean esenciales para la comunicación dentro de esa red. Cada dirección MAC consta de seis pares de caracteres hexadecimales o bytes, donde los primeros tres pares suelen identificar al fabricante del dispositivo y los últimos tres pares son específicos de ese dispositivo en particular.

El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) mantiene el estándar para las direcciones MAC. El estándar define que los primeros tres bytes, conocidos como el Identificador Único Organizacional (OUI), identifican al fabricante: Cisco, Intel, etc. Los OUI son asignados a los fabricantes por el IEEE. Los tres bytes restantes son determinados por el fabricante, que es responsable de administrar la numeración de cada dispositivo que produce.

Un ejemplo de una dirección MAC es:

00:1A:2B identifica al fabricante. Este OUI en particular se refiere a un pequeño fabricante de productos de comunicaciones. 3C:4D:5E` es el identificador único para ese dispositivo específico producido por el fabricante.

Aunque una dirección MAC es única y está incorporada en el hardware, se puede modificar mediante diversas técnicas, lo que permite cambiarla cuando sea necesario.

Para gestionar y dirigir el flujo de datos dentro de las redes, se utilizan varios dispositivos importantes, cada uno con una función específica. Estos se describen en las siguientes secciones.

Una red IP es una red que utiliza el protocolo de Internet (IP) para enviar y recibir datos entre dispositivos. Cada dispositivo de una red IP (ya sea una computadora, un teléfono inteligente o un servidor) tiene un identificador único conocido como dirección IP. Esta dirección funciona como una dirección de domicilio para su dispositivo, lo que permite que los datos encuentren el camino hacia el destino correcto.

Hay dos versiones principales de direcciones IP, cada una con su propio formato y propósito.

El Protocolo de Internet versión 4 (IPv4) es la versión más utilizada de direccionamiento IP. Consiste en cuatro grupos de números, cada uno de ellos de 0 a 255, separados por puntos (por ejemplo, 192.168.1.1). El número total de direcciones IPv4 disponibles es de alrededor de 4.300 millones, lo que puede parecer mucho, pero debido al crecimiento exponencial de los dispositivos conectados a Internet (teléfonos inteligentes, computadoras, dispositivos IoT, etc.), las direcciones IPv4 se han vuelto cada vez más escasas. Para abordar esta escasez, se implementaron técnicas como la Traducción de direcciones de red (NAT) para extender la utilidad de IPv4, pero esto fue solo una solución temporal.

El Protocolo de Internet versión 6 (IPv6) resuelve las limitaciones del IPv4. Esta versión utiliza un formato mucho más largo y complejo, que consta de ocho grupos de cuatro dígitos hexadecimales separados por dos puntos (por ejemplo, 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334). El IPv6 proporciona un conjunto de direcciones casi ilimitado (aproximadamente 340 undecillones), suficiente para satisfacer la creciente demanda de dispositivos conectados a Internet en el futuro. Además de ofrecer más direcciones, el IPv6 también mejora la eficiencia, simplifica el enrutamiento y mejora la seguridad con funciones como el cifrado integrado y la autenticación mejorada de dispositivos.

Las redes IP son increíblemente flexibles. Pueden ser pequeñas, como una red de área local (LAN) que conecta dispositivos en un hogar u oficina, o pueden ser grandes y complejas, como una red de área amplia (WAN) que abarca varias ciudades o países. Sin embargo, todas las redes IP se basan en los mismos principios fundamentales de direccionamiento y reenvío de paquetes para funcionar.

Cuando se envían datos a través de una red IP, se dividen en pequeñas unidades llamadas paquetes. Cada paquete se etiqueta con las direcciones IP de origen y destino y luego se enruta a través de la red. Los enrutadores, que se analizaron anteriormente, son responsables de dirigir estos paquetes al destino correcto, utilizando las direcciones IP como guía.

Internet es en esencia, la red IP más grande del mundo, que conecta miles de millones de dispositivos a nivel mundial. Funciona interconectando varias redes más pequeñas, lo que les permite comunicarse entre sí. Cuando visita un sitio web, envía un mensaje de correo electrónico o transmite un video, su dispositivo se comunica con servidores ubicados en todo el mundo a través de Internet.

Internet se basa en una serie de protocolos, de los cuales el más importante es el Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet (TCP/IP). Este conjunto de protocolos garantiza que los datos se transmitan de forma fiable a través de diferentes redes. La parte IP, ya analizada, se encarga del direccionamiento y el enrutamiento, mientras que la parte TCP garantiza que los datos lleguen intactos y en el orden correcto, incluso si se envían en varios paquetes.

Uno de los aspectos clave de Internet es la descentralización. Ninguna entidad controla la totalidad de Internet, sino que está formada por muchas redes interconectadas, cada una de ellas gestionada por diferentes organizaciones, empresas y gobiernos. Esta estructura descentralizada hace que Internet sea muy resistente, pero también plantea desafíos en materia de regulación, seguridad y privacidad.

En el centro de la comunicación por Internet se encuentra el enrutamiento, el proceso de determinar la mejor ruta para que los datos viajen de un dispositivo a otro a través de diferentes redes. Piense en ello como si fuera el GPS de Internet. Cuando envía una solicitud para cargar un sitio web, sus datos se dividen en pequeños paquetes, que deben encontrar su camino desde su dispositivo hasta el servidor que aloja ese sitio web. Como se mencionó anteriormente, los enrutadores son dispositivos especializados que dirigen el tráfico entre redes y determinan la ruta más eficiente para estos paquetes.

Los enrutadores toman decisiones en función de las direcciones IP. Reenvían datos en función de la dirección IP de destino, saltando de una red a otra hasta que los datos llegan a su destino final. Del mismo modo que un paquete en el correo puede pasar por varios centros de distribución antes de llegar a su hogar, los paquetes de datos viajan a través de varios enrutadores a través de diferentes redes.

El enrutamiento ocurre en la capa de red (capa 3) del modelo OSI, y los enrutadores utilizan protocolos como IP para guiar los paquetes.

Un concepto importante en el enrutamiento es el enrutador predeterminado, a menudo denominado puerta de enlace predeterminada, que desempeña un papel crucial en la forma en que los dispositivos se comunican tanto dentro de una red local como con Internet. En pocas palabras, un enrutador predeterminado actúa como un puente entre una red local (como la de su hogar) y redes externas, más comúnmente Internet.

Un enrutador predeterminado es el dispositivo que su computadora u otros dispositivos usan para acceder a redes externas. Cuando un dispositivo en una red local necesita enviar datos a otro dispositivo que no forma parte de la misma red (por ejemplo, para acceder a un sitio web o conectarse a un servicio en la nube), envía los datos al enrutador predeterminado. Luego, el enrutador reenvía estos datos al destino correspondiente en Internet u otra red externa.

En la mayoría de las configuraciones de hogares o pequeñas oficinas, el enrutador predeterminado es el mismo dispositivo que su enrutador inalámbrico, que conecta su hogar a Internet a través de un ISP.

Tu conexión a Internet es posible gracias a los ISP, que son empresas que proporcionan acceso a Internet a hogares, empresas y organizaciones. Operan grandes redes de enrutadores, cables y servidores que conectan redes locales más pequeñas (como la red Wi-Fi de tu hogar) a Internet global.

Un ISP le asigna a su hogar o negocio una dirección IP pública única, que le permite a su enrutador comunicarse con otros dispositivos en Internet. Cuando escribe una dirección web, su dispositivo primero se comunica con su ISP, que dirige su solicitud al destino apropiado en Internet. El ISP actúa como un “intermediario”, enrutando sus datos a su destino y enviándole las respuestas a usted.