Las redes informáticas permiten la conexión entre dispositivos y el intercambio de datos, habilitando el acceso a internet y a servicios digitales en múltiples entornos, desde hogares, hasta oficinas grandes y pequeñas, e incluso ciudades enteras. Aunque actualmente su uso es tan común que parece sencillo, estas redes son complejos sistemas de comunicación diseñados para compartir información de manera eficiente y segura.
En este artículo te contamos qué son las redes informáticas, cómo funcionan, sus componentes y los tipos que hay, entre otras cosas.
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El concepto de la red informática: qué es
Una red informática es un sistema de dispositivos informáticos interconectados que se comunican y comparten recursos entre sí. Forma la columna vertebral de casi todas las experiencias digitales, desde la comunicación personal y el entretenimiento hasta las operaciones empresariales nativas de la nube y la infraestructura global. No en vano, estas redes, diseñadas para la escalabilidad, la velocidad y la seguridad de TI, admiten hoy día flujos de datos dinámicos tanto en sistemas en las instalaciones (on premise) como en entornos de nube virtualizados.
Antes de la creación de las redes informáticas que conocemos hoy en día, los ingenieros debían mover físicamente pesados ordenadores para compartir datos entre dispositivos. A finales de la década de 1960 el Departamento de Defensa de Estados Unidos financió la creación de la primera red informática operativa que recibió el nombre de ARPANET. Este proyecto cimentó el surgimiento de Internet y las futuras redes en la nube.
Características y dispositivos de las redes informáticas
Las redes informáticas constan de una serie de componentes que tienen su propia funcionalidad para hacer posible las conexiones. Entre esos elementos hay que destacar los siguientes:
Nodos: un nodo es un punto de conexión de red que puede recibir, enviar, crear o almacenar datos. Es esencialmente cualquier dispositivo de red (por ejemplo, un ordenador, una impresora, un módem, un puente o un conmutador) que puede reconocer, procesar y transmitir información a otro nodo de red. Cada nodo requiere alguna forma de identificación (como una dirección IP o MAC) para recibir acceso a la red.
Dirección IP: es un número único asignado a cada dispositivo de red en una red de Internet Protocol (IP). Cada dirección IP identifica la red host del dispositivo y su ubicación en la red. Cuando un dispositivo envía datos a otro, los datos incluyen un “encabezado” que consta de las direcciones IP de los dispositivos emisor y receptor. En este ámbito hay que mencionar las siglas DHCP que significa Protocolo de configuración dinámica de host y que permite asignar automáticamente direcciones IP a los dispositivos conectados a una red. Funciona mediante el uso de un servidor que asigna cada dirección de un grupo de IP; posteriormente estas direcciones se devuelven al grupo una vez que ya no están en uso, lo que garantiza que no haya ningún conflicto.
Puertos: un puerto indica una conexión específica entre dispositivos de red, con cada puerto identificado por un número único. Si una dirección IP es análoga a la dirección de un hotel, los puertos son las suites y los números de habitación. Los ordenadores utilizan los números de puerto para determinar qué aplicación, servicio o proceso debe recibir qué mensajes.
Medios de transmisión: cables (cobre, fibra óptica) o señales inalámbricas que permiten la transferencia de datos entre los dispositivos.
Protocolos de comunicación: reglas y estándares (como TCP/IP) que determinan cómo se transmiten los datos de un dispositivo a otro.
Dispositivos de red: equipos de hardware que facilitan la comunicación eficiente y ordenada de datos. En este campo podemos encontrar:
-Conmutadores: un conmutador o switch es un dispositivo que conecta dispositivos de red y gestiona la comunicación de nodo a nodo a través de una red, asegurándose de que los paquetes de datos lleguen a sus destinos previstos. Envían, pues, información entre nodos de una misma red.
-Enrutadores: Un enrutador o router es un dispositivo físico o virtual que envía “paquetes” de datos entre redes. Los enrutadores analizan los datos que contienen los paquetes para determinar la ruta de transmisión óptima y utilizan sofisticados algoritmos de enrutamiento para reenviar los paquetes de datos hasta que llegan al nodo de destino previsto.
-Pasarelas: las pasarelas son dispositivos de hardware que facilitan la comunicación entre dos redes diferentes. Los enrutadores, firewalls y otros dispositivos de pasarela utilizan convertidores de velocidad, traductores de protocolos y otras tecnologías para facilitar la comunicación entre redes de dispositivos que, de otro modo, serían incompatibles.
Componentes de las redes informáticas en la nube
Si trasladamos los componentes de redes tradicionales que hemos mencionado en el apartado anterior a un entorno de nube vemos que muchos se virtualizan y se ofrecen como servicios gestionados. Pero además surgen nuevos elementos como los equilibradores de carga que distribuyen el tráfico entrante entre varios servidores o servicios; las CDN o redes de entrega de contenido que guardan en caché el contenido web estático y dinámico más cerca de los usuarios; las nubes privadas virtuales o VPC que brindan entornos de red aislados dentro de una infraestructura de nube pública; pasarelas de API que gestionan, enrutan y protegen el tráfico entre las aplicaciones y sus interfaces de programación mediante el uso de API; el middleware que actúa como puente entre aplicaciones, servicios y bases de datos; y las mallas de servicio que administran la comunicación interna entre servicios en aplicaciones modernas basadas en microservicios.
Cómo funcionan las redes informáticas
Cualquier red informática permite que todos los dispositivos adopten un rol activo y pasivo en el intercambio de información. En otras palabras, son emisores y receptores de los datos.
Todo comienza con el emisor que envía el mensaje o señal. Esta se convierte en bits -código de lenguaje que se puede transmitir a través de las redes informáticas-, a través del codificador. Esta información codificada se transmite por un medio bien por cable o por un sistema inalámbrico. A continuación, el decodificador decodifica ese lenguaje y lo transforma. Llega finalmente al receptor que recibe la señal de datos y la procesa para su consulta o para utilizarla acorde a sus necesidades.
Para que este proceso fluya entran en juego varios procesos que permiten que los datos viajen de un dispositivo a otro de forma eficiente y segura.
En primer lugar, la transmisión de datos mediante la cual se envía un archivo o mensaje a través de la red. La información se descompone en pequeños paquetes de datos y estos paquetes son enviados a través de la red y reensamblados en el dispositivo receptor. Los nodos de red pueden enviar y recibir mensajes mediante enlaces (conexiones) alámbricos o inalámbricos.
También está el enrutamiento de datos: los datos viajan a través de múltiples redes para llegar a su destino final, los enrutadores se encargan de seleccionar la mejor ruta para que cada paquete de datos llegue al destino de forma rápida y confiable.
Pero para que los dispositivos puedan comunicarse, es decir, se entienda entre sí necesitan una serie de reglas que son los protocolos de comunicación. A través de ellos, los paquetes de datos pueden encontrar la ruta más eficiente para llegar a su destino y evitar problemas de compatibilidad entre dispositivos diferentes.
Y en todo este proceso también se trabaja para que estos datos lleguen a su destino de forma segura. A tal fin existen mecanismos de seguridad, como el cifrado y los cortafuegos, que protegen los datos de accesos no autorizados. Estos sistemas garantizan la privacidad y seguridad de la información que circula por la red.
Tipos de redes informáticas
A la hora de clasificar las redes informáticas podemos hacerlo de diferentes maneras y las más comunes son por medio de transmisión que, en función de si los nodos de red envían o reciben mensajes mediante enlaces por cable o sin él podemos diferenciar redes cableadas o inalámbricas.
También pueden categorizarse por tipo de comunicación. Aquí podemos diferenciar redes multipunto (varios dispositivos comparten la capacidad del canal y los enlaces de red); redes punto a punto (los dispositivos de red establecen un enlace directo de nodo a nodo para transmitir datos); redes de difusión (varios dispositivos pueden recibir transmisiones unidireccionales de un único dispositivo emisor. De ellas dependen, por ejemplo, las estaciones de televisión y radio); y redes privadas virtuales (VPN), una tecnología que permite la conexión anónima, segura y privada a través de Internet.
Y por zonas geográficas de alcance o cobertura. En este sentido, nos encontramos:
MAN
Del inglés Metropolitan Area Network esta red de alta velocidad o banda ancha conecta múltiples dispositivos y recursos cubriendo un área geográfica amplia, llegando a superar -en algunos casos-, el entorno metropolitano para extenderse y ofrecer una cobertura regional o incluso nacional mediante la interconexión de diferentes redes man.
LAN
LAN hace referencia a las siglas de Local Area Network o red de área local. Se trata de una red de comunicación entre ordenadores situados en el mismo edificio o en edificios cercanos, de forma que permite a sus usuarios el intercambio de datos y la compartición de recursos. Esta red se limita a un área pequeña y localizada, a distancias cortas. Las redes Wi-Fi domésticas y las de pequeñas empresas, por ejemplo, son LAN.
WAN
La Wide Area Network se considera una red de área amplia que conecta varias redes más pequeñas a través de grandes distancias geográficas. Su alcance se extiende más allá de un solo edificio o un gran recinto para incluir múltiples ubicaciones repartidas a lo largo de una zona geográfica concreta, o incluso del mundo. Es empleada por grandes organizaciones para conectar las redes de sus diferentes sedes entre sí. La WAN más grande es Internet ya que es una Red de redes conectadas entre ellas.
PAN
PAN (Personal Area Network) o red de área personal comunica dispositivos a corta distancia. Es un tipo de red que utilizamos diariamente para conectar por Bluetooth los auriculares inalámbricos, sistema de manos libres del coche, la impresora, los mandos de la consola… O se emplea para intercambiar archivos entre dispositivos o para configurar un punto de acceso personal mediante tethering cuando compartimos datos móviles de un dispositivo a otros equipos. Además de su protagonismo en comunicaciones NFC y conexiones IoT.
La arquitectura de red
Cuando hablamos de arquitectura de red nos referimos al diseño de una red de comunicaciones. Es decir, un marco para la especificación de los componentes físicos de una red y de su organización funcional y configuración, sus procedimientos y principios operacionales, así como los protocolos de comunicación utilizados en su desempeño. O, dicho de otra manera, es la forma en que los servicios y dispositivos de red se estructuran juntos para responder a las necesidades de conectividad o la infraestructura de TI utilizada para proporcionar conectividad entre usuarios, objetos y aplicaciones a través de una dirección llamada dirección IP.
Existen diferentes tipos de arquitectura de red:
Peer-to-peer (P2P), en la que dos o más ordenadores están conectados como “pares”, lo que significa que tienen la misma potencia y privilegios en la red. No necesita un servidor central para coordinarse. En su lugar, cada ordenador de la red actúa como cliente (un ordenador que necesita acceder a un servicio) y como servidor (un ordenador que proporciona servicios a los clientes).
Cliente-servidor. Un servidor central (o grupo de servidores) administra los recursos y presta servicios a los dispositivos cliente de la red. Los clientes en esta arquitectura no comparten sus recursos e interactúan solo a través del servidor. Esta modalidad también recibe el nombre de arquitecturas escalonadas debido a sus múltiples capas.
Híbridas. Son una mezcla de las dos anteriores pues incorporan elementos de los modelos P2P y cliente-servidor.
Topología de la red
La topología de red describe la disposición física y lógica de los nodos y enlaces en una red. Esta descripción incluye todo el hardware (enrutadores, conmutadores, cables), software (aplicaciones, sistemas operativos) y medios de transmisión (conexiones por cable e inalámbricas).
En este sentido las topologías de red más comunes son:
Topología de red de bus: cada nodo de la red está conectado directamente a un cable principal.
Topología de red en anillo: los nodos están conectados en un bucle, por lo que cada dispositivo tiene exactamente dos vecinos. Los pares adyacentes se conectan directamente, y los pares no adyacentes se conectan indirectamente a través de nodos intermedios.
Topología de red en estrella: un único núcleo central a través del cual se conectan indirectamente todos los nodos.
Topología de red de malla: se definen por la superposición de conexiones entre los nodos. Existen dos tipos: malla completa (cada nodo de red se conecta a cualquier otro nodo de red) y malla parcial (sólo se conectan algunos nodos de red, normalmente aquellos nodos que intercambian datos con mayor frecuencia).
Protocolos de comunicación de las redes informáticas
Como sistemas de dispositivos informáticos interconectados hay que señalar que la conexión en red, o interconexión informática de la que hemos hablado en otras ocasiones, implica la conexión de dos o más dispositivos informáticos para permitir la transmisión y el intercambio de información y recursos.
Estos dispositivos en red se basan en protocolos de comunicación (reglas que describen cómo transmitir o intercambiar datos a través de una red), lo que les permite compartir información a través de conexiones físicas o inalámbricas.
En concreto, podemos decir que nos encontramos con el protocolo TCP/IP (Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet), IPv4/IPv6 (Protocolo de Internet versión 4/6), Ethernet, Wi-Fi (Fidelidad inalámbrica) y HTTP (Protocolo de transferencia de hipertexto). Cada uno tiene un propósito diferente y todos son necesarios para la creación de redes de una forma u otra.
El IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos), que establece los estándares mundiales para las tecnologías de red, desarrolla y gestiona muchos de estos protocolos, incluidos Ethernet (IEEE 802.3) y Wi-Fi (IEEE 802.11).
¿Cuáles son las ventajas de las redes informáticas?
Las redes informáticas aportan muchas ventajas pues son el ingrediente principal de la sociedad digital actual. Así las cosas, estas serían sus grandes aportaciones:
Facilitar la comunicación y el intercambio de recursos
Una red informática simplifica la comunicación y el intercambio de recursos entre dispositivos. Y lo hace de forma confiable y rápida.
Optimizan la productividad
Más allá de mejorar la conectividad, son el aliado perfecto para optimizar la productividad y la colaboración, sobre todo en entornos empresariales y educativos. Y es que, elimina la necesidad de introducir datos manualmente y ahorra dinero al proporcionar acceso a recursos en lugar de tener que comprar varios equipos para cada dispositivo.
Datos seguros
Estos sistemas también facilitan mantener seguros los datos con firewalls y otras medidas de seguridad que ayudan a empresas y particulares a protegerse de ataques maliciosos.
Experiencia digital doméstica
Una red doméstica aporta muchos beneficios como poder conectar fácilmente varios dispositivos, compartir contenido con familiares y amigos, acceder a Internet de forma inalámbrica a través de Wi-Fi y tener la capacidad de controlar cosas de forma remota.
Aplicaciones de las redes informáticas
Antes de la aparición de las redes informáticas la única manera de transmitir cualquier información era moviendo el dispositivo de un lugar a otro o a través de discos o memorias. En la actualidad estos sistemas han evolucionado tanto que podemos decir que sustentan prácticamente todas las experiencias digitales, conectando dispositivos, aplicaciones de datos y usuarios de todo el mundo. En los negocios, respaldan las operaciones, permitiendo servicios cloud, colaboración en tiempo real e intercambio seguro de datos.
Así, entre las aplicaciones más comunes de las redes informáticas podemos aludir a la transferencia de datos eficiente gracias al correo electrónico, los servicios de mensajería o las herramientas de intercambio de archivos pesados.
A ello se suma el intercambio de conocimientos de forma racionalizada o la gestión automatizada de la red. Al igual que la posibilidad de un mayor almacenamiento de información a través de espacios online.
También aporta facilidad del trabajo con los datos e incrementa la seguridad en el intercambio de información.
