Las primeras redes de datos se limitaban a intercambiar información basada en caracteres, pero las actuales no sólo transmiten texto, sino también imagen, voz y vídeo y, además, en varios dispositivos. Al principio, la idea era conectar diferentes tipos de tecnología de red, comunicando dos o más redes de área local (LAN) a través de otra red de área amplia (WAN). De esta forma, las dos primeras redes interconectadas fueron ARPANET (predecesor de Internet) y NPL, utilizándose para ello unas “pasarelas de interconexión”, los conocidos como routers.
A día de hoy, la Red de redes, popularmente conocida como Internet, se sustenta sobre tres pilares: los servicios que prestan los proveedores de servicios de Internet (ISP), las redes de distribución de contenido (CDN), y otros proveedores de redes que también llevan tráfico y lo intercambian con terceros. Su evolución ha sido tal que podemos hablar de la confluencia de un variopinto ecosistema de tecnologías que deben funcionar de forma coordinada. De hecho, la eficacia y la medida de Internet dependen del número de interconexiones y su eficiencia y neutralidad de la cooperativa interconexión entre diferentes operadores y tecnologías. Este acoplamiento se antoja crucial para asegurar la velocidad y la seguridad en las conexiones. Pero para que la red funcione hay que recurrir a una determinada infraestructura de interconexión que se apoye en distintos tipos de hardware como switches, enrutadores, gateways….
En este artículo desvelamos en qué consiste la interconexión de redes, sus elementos y funcionamiento.
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Qué es la interconexión de redes
Antes de hablar de la interconexión de redes debemos aclarar qué se entiende por las conexiones de red. Estas son los enlaces o canales a través de los cuales dos o más dispositivos, como ordenadores, servidores, teléfonos móviles… pueden intercambiar datos. Tales conexiones pueden ser de diversos tipos y depender de distintos medios físicos o tecnologías. En general, hay dos categorías principales: conexiones físicas que hacen alusión a los medios tangibles -cables-, que transportan los datos entre dispositivos o sistemas; y conexiones lógicas que no suponen cables físicos y que se establecen mediante la virtualización y software como VPN o redes VLAN.
Internet es una red de redes, lo que significa que es una infraestructura global compuesta por innumerables redes interconectadas. Cada red que forma parte de internet tiene su propio conjunto de reglas, pero utilizan protocolos comunes como el TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) para intercambiar información.
La interconexión de redes o internetworking se conoce como la capacidad de establecer conexiones internas y enlazar dos sistemas o dispositivos entre sí. En otras palabras, la unión y comunicación de varias redes para conformar un solo elemento que permita intercambiar información, superar la limitación de los nodos y acceder de manera instantánea a las bases de datos que se encuentran compartidas sin cambiar la identidad propia de cada red. En este sentido, la estructura de la red es Internet Exchange Point (IXP): una red que permite que el tráfico de otra red atraviese su infraestructura para conducirla hacia el resto de redes.
Para lograr que dos redes estén interconectadas se necesitan equipos de hardware como un hub, un router o un switch, entre otros.
Elementos de la interconexión de redes
Los elementos de interconexión de redes tienen una misión clara: garantizar que todas las tecnologías y medios de transmisión de datos (fibra óptica, cable coaxial, cable Ethernet, redes móviles 4G, 5G, señales inalámbricas como Wi-Fi, Bluetooth…), operen de forma armónica y sincronizada, eliminando cuellos de botella. Para asegurar que los datos lleguen a su destino correctamente y sin errores se emplean los protocolos de red, como TCP/IP, que establecen las reglas para la emisión y recepción de datos.
En realidad, son los protocolos y estándares los que hacen que las redes funcionen juntas, logrando que los diversos componentes de una red se comuniquen entre sí. Los estándares también permiten que los componentes de red, fabricados por diferentes compañías, trabajen juntos para asegurar mayor compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos tipos de tecnologías de red. Una de las principales referencias es el modelo OSI (Open System Interconnection), que no es una arquitectura de red, sino una normativa formada por siete capas que definen las diferentes fases por las que deben pasar los datos para viajar de un dispositivo a otro sobre una red de comunicaciones.
Tipos de interconexión de redes
Una de las principales maneras de clasificar los diferentes tipos de diseños de redes es por su alcance o escala. Así, nos encontramos con LAN (red de área local), WAN (red de área amplia), WLAN (red de área local inalámbrica), o MAN (red de área metropolitana), entre otras muchas. De entre ellas, las más conocidas son LAN y WAN.
La red de área local interconecta computadoras dentro de un área limitada, mientras que la red de área amplia cubre una distancia geográfica mayor. Esta se emplea para conectar diferentes redes de área local mediante un enrutador o router.
Dispositivos de interconexión de redes
Los dispositivos de interconexión de redes son diferentes tipos de hardware que conectan recursos de redes entre sí. Estamos hablando de conmutadores, enrutadores, puentes, puertas de enlace y repetidores.
Tales equipos tienen su propia utilidad por separado y según el tipo de red, tendrán presencia o no, ya que cada red se interconecta con otras de forma diferente. Así podemos encontrar redes compuestas por una sola LAN o dos LAN conectadas entre sí, una LAN que se comunica con una WAN… Y para que se produzca esta interconexión se necesitan una serie de dispositivos, entre los que se hallan los siguientes:
Módem
El módem es un dispositivo que convierte la señal digital de un PC en una señal analógica para que pueda ser transportada por las líneas telefónicas. Se emplea para Internet y otros equipos como el fax, para conectarse con la red local de una oficina o con la central de una empresa, utilizando la línea telefónica. Es capaz de operar en las dos direcciones, modulando (de digital a analógica) y desmodulando (de analógica a digital).
Repetidores
Estos equipos sirven para ampliar la longitud de la red. Reciben una señal débil y la retransmite a una potencia más alta, de forma que amplifican las señales y las prolongan para cubrir distancias más largas con nula degradación de la señal. También sirve para modularla -eliminando el ruido-, además de extender la intensidad.
Hubs
Se trata de un repetidor multipuerto al que llegan diferentes cables de distintas conexiones de red. El concentrador centraliza el cableado para ampliar la red, pero no filtra datos de forma que recibe los paquetes de información y los transfiere por igual a todas las redes que estén conectadas a él.
Puentes
Conocido también por su traducción en inglés, el bridgeinterconecta dos segmentos de red para conseguir que se envíen paquetes entre sí. Funciona a través de direcciones MAC de destino, y cuando se envían datos de una red a otra, el puente copia la trama únicamente al segmento correspondiente. También se utiliza para unir redes de diferentes tipologías y protocolos.
Conmutadores
Un conmutador o switch es un puente con múltiples puertos. Sirve para enlazar datos de forma muy eficaz, ya que tiene capacidad para comprobar los errores de los paquetes de datos antes de reenviarlos. En otras palabras, interconecta dos o más segmentos de red, funcionando de manera similar a los puentes. Es el encargado de interconectar múltiples dispositivos dentro de la misma red.
Puertas de enlace
Una gateway o puerta de enlace hace posible el enlazado de redes con diferentes protocolos y arquitecturas. Tienen la capacidad de convertir a un mismo formato paquetes de datos de diferente tipología. Para ello descifrar la trama para conseguir el mensaje original y, a partir de este, volver a configurarla con el protocolo de la red de destino.
Routers
El router o enrutador enlaza e interconecta segmentos de red o redes enteras. Recibe los paquetes de datos y los envía de la mejor forma posible a través de la red. Es decir, adapta estos paquetes y regula la velocidad de la transmisión y estado de la red calculando la mejor ruta de transmisión, la más corta.
Multiplexor
El multiplexor es un dispositivo que puede recibir varias entradas y transmitirlas por un medio compartido. Divide el medio de transmisión en múltiples canales para que varios nodos puedan comunicarse al mismo tiempo. Suelen venir integrados en otros dispositivos, y se identifican para permitir la entrada de dos o más redes.
Aplicaciones de la interconexión de redes
Teniendo en cuenta la cantidad de redes diferentes que existen y las crecientes necesidades comunicativas de la sociedad, la interconexión de redes tiene múltiples aplicaciones como:
- Interconectar redes heterogéneas, sin importar el hardware o el software de esta.
- Solucionar los problemas de distancia, el tamaño de los datos, la anchura de banda y la potencia de transmisión.
- Mejorar la seguridad y confiabilidad.
- Aportar mayor facilidad a la hora de configurar, aislar, prevenir o corregir los errores.
- Compartir recursos y acceder instantáneamente a datos compartidos.
- Funcionalidad pese a la distancia geográfica y al número de nodos.
- Poseer una ventaja estratégica en el mercado competitivo global.
Interconexión de redes y los centros de datos
Existe una relación directa entre la interconexión de redes y los centros de datos y es que, los data center sin energía ni conectividad serían simples “cajas”. Cuando hablamos de interconexión de centros de datos (DCI, Data Center Interconnect), nos referimos a la tecnología empleada para enlazar dos o más CPD individuales para unir recursos, equilibrar cargas de trabajo, replicar datos o implementar planes de recuperación en caso de catástrofe y proporcionar datos empresariales más cerca del perímetro.
En este sentido, las DCI de fibra óptica pueden dividirse en tres categorías, en función de la distancia de transmisión:
- La DCI de campus: generalmente dentro de un radio de 5 km como máximo, en el que interconecta varios centros de datos del mismo campus.
- La DCI para redes metropolitanas: dentro de un radio de 100 km, esta es la interconexión entre el campus de los centros de datos, dentro de una región o zona de disponibilidad.
- Redes submarinas: interconexión de centros de datos de ultralarga distancia, con cientos de kilómetros para lo que se usan cables de fibra óptica submarinos.
En este entorno, la interconexión es el despliegue de puntos de intercambio de tráfico que integran conexiones directas y privadas entre diferentes proveedores. Reunir a todos los jugadores interconectados (nubes, datos, empresas, ecosistemas digitales o individuos) implica una serie de requerimientos para que las comunicaciones fluyan con naturalidad. Para ello las conexiones deben estar tan cerca una de la otra como sea posible. La distancia crea latencia y reducir la distancia entre los distintos jugadores es la única forma de poder minimizarla.
Las conexiones más cercanas (a través de conexiones cruzadas o puertos de intercambio) suelen ser mucho menos costosas que las conexiones por medio de redes de larga distancia. Los IXP (Internet Exchange Point) juegan un rol crucial en la interconexión global, son una infraestructura física por la cual los Proveedores de Servicios de Internet intercambian información y tráfico de Internet entre sus redes.
