Redes 1. Redes informáticas 1. Qué es una red informática? Decimos que dos o más ordenadores están en red, o forman una red, cuando están conectados entre sí y pueden intercambiar información. El ejemplo más sencillo de red informática es el de dos ordenadores conectados directamente mediante un cable de red. Como veremos más adelante, las redes son de gran utilidad ya que permiten compartir información, hardware y software entre los ordenadores que la componen. 2. Pequeñas redes Se puede crear fácilmente una pequeña red (para una oficina o para el aula de informática de un centro educativo, por ejemplo) conectando varios ordenadores a una aparato llamado conmutador (switch, en inglés). Existen conmutadores para 4, 8, 12, 16, 24 y más ordenadores y, si es necesario, se pueden conectar varios conmutadores entre sí para crear redes de decenas e incluso centenares de ordenadores. 3. Configuración en estrella Este tipo de conexión en red se llama configuración en estrella, ya que todos los cables van a parar a un punto central, el conmutador. La función del conmutador es la de dirigir el tráfico de datos entre los diferentes ordenadores y hacer que éste sea fluido, como un policía que regula la circulación de automóviles en un cruce. La configuración en estrella es la más utilizada en pequeñas redes. Tiene la ventaja de que, en caso de rotura de uno de los cables, el problema sólo afecta al ordenador de ese ramal. Las redes más grandes, de empresas con muchos ordenadores, tienen configuraciones más complejas y requieren conocimientos avanzados, por lo que deben ser diseñadas por ingenieros informáticos. 1
4. Tarjetas de red Para conectar un ordenador a una red se le debe instalar una tarjeta de red, un periférico que hace de intermediario entre la red y el ordenador. La tarjeta de red se coloca en una de las ranuras de expansión de la placa base. La tarjeta dispone de un puerto donde se inserta el conector del cable de red. Los ordenadores de sobremesa y portátiles más modernos ya vienen de serie con una tarjeta de red integrada en la placa base. 5. Software de red Además del hardware, los ordenadores deben disponer de un conjunto de programas para conectarse a una red. Básicamente son los siguientes: 1. Drivers (o controladores) para las tarjetas de red: Son programas que dan a las tarjetas de red las instrucciones necesarias para que hagan su trabajo. Sin ellos, las tarjetas no serían más que un conjunto de chips y cables inútiles. Normalmente los suministra el fabricante. 2. Protocolos de red: Es el conjunto de normas que especifica el método para enviar y recibir datos entre varios ordenadores. Son programas integrados en el sistema operativo del ordenador (Windows, Linux, Mac OS, etc.), aunque hay que activarlos para que funcionen, no vienen activados por defecto. El protocolo de red más utilizado es el llamado TCP/IP, el mismo que se emplea en internet. 6. Para qué sirven las redes informáticas? Las redes informáticas son de gran utilidad ya que permiten que los ordenadores se conecten entre sí para intercambiar información y compartir hardware y software. A continuación lo estudiaremos con unos ejemplos. 6.1. Intercambiar información Los ordenadores de una red pueden intercambiarse, de forma muy fácil y rápida, todo tipo de archivos, sin necesidad de grabarlos en una memoria USB o un CD-ROM. Sólo es necesario crear una carpeta en el disco duro e indicarle al sistema operativo que se trata de una carpeta compartida. Los archivos contenidos en esa carpeta podrán ser vistos, abiertos y editados por todos los ordenadores de la red. En el ejemplo de debajo, el ordenador de la chica tiene una carpeta compartida con trabajos escolares, fotos y canciones. El ordenador del chico se conecta a esta carpeta a través de la red y puede abrir estos archivos, por ejemplo, para ver las fotografías o hacer un trabajo escolar de forma colaborativa. 2
En las redes informáticas, el ordenador que suministra un servicio (un archivo, un programa, conexión a una impresora, etc.) se denomina servidor, mientras que el que solicita el servicio se denomina cliente. En el ejemplo de arriba, el ordenador de la chica actúa de servidor y el ordenador del chico, de cliente. 6.2. Compartir hardware En una red informática no es necesario que cada ordenador tenga una impresora. Si uno de los ordenadores tiene conectada una impresora, puede compartirla para que todos los demás impriman en ella. Otro ejemplo frecuente es compartir un router ADSL. Utilizando un solo router, todos los ordenadores de una red pueden conectarse a internet, no es necesario que cada ordenador disponga de su propia conexión. 6.3. Compartir software Algunos programas pueden instalarse en un solo ordenador y ser utilizados desde todos los ordenadores de la red, sin que sea necesario instalarlo en cada uno de ellos. Esto facilita el mantenimiento del software (sólo hay que actualizar o reparar un programa) y también el trabajo colaborativo entre las personas que utilizan la red. Un ejemplo son las bases de datos en empresas. Cuando se necesitan bases de datos complejas, en las que trabajan muchas personas a la vez, se usan programas instalados en un único ordenador. Los usuarios pueden conectarse a esta base de datos y consultar la información o insertar nuevos registros sin tenerla en su ordenador. El software compartido suele instalarse en servidores especializados, que son ordenadores similares a los PC, pero fabricados con componentes de mayor calidad y diseñados para que puedan estar mucho tiempo encendidos sin fallar. 7. Tipos de redes Existen tres tipos de redes informáticas en función de la extensión geográfica que ocupa la red o, dicho de otra manera, de la distancia que hay entre los ordenadores que la componen. 3
7.1. Redes de área local (LAN) En las redes de área local o redes LAN (del inglés Local Area Network), los ordenadores que componen la red están muy cerca unos de otros, dentro de un mismo edificio. Son redes muy rápidas, que normalmente utilizan cables con conductores de cobre para comunicar las diferentes máquinas o conexiones inalámbricas del tipo WiFi (en este caso se llaman WLAN, de Wireless Local Area Network, red de área local inalámbrica). 7.2. Redes metropolitanas (MAN) Las redes metropolitanas o redes MAN (del inglés Metropolitan Area Network) están formadas por ordenadores repartidos por una ciudad o un municipio. Un ejemplo sería la red informática que une las diferentes sucursales de una empresa dentro de una ciudad. Acostumbran a estar formadas por dos o más redes LAN interconectadas entre sí a través de cables de fibra óptica o enlaces de microondas (inalámbricos). 7.3. Redes de área extensa (WAN) Las redes de área extensa o redes WAN (del inglés Wide Area Network) están formadas por ordenadores repartidos a lo largo de un país, un continente o incluso el mundo entero. El mejor ejemplo de WAN es la red internet, compuesta por millones de ordenadores distribuidos por todo el mundo. Son redes más lentas que las anteriores, ya que los ordenadores están muy alejados entre sí y la circulación de la información es mucho más compleja que en una red más pequeña. Se utilizan diferentes medios de transmisión para transportar las señales: cables de cobre de las líneas telefónicas, fibra óptica, satélites, cables submarinos, etc. 4
8. Conectarse a internet Una red informática es de gran utilidad, pero para utilizar servicios externos: búsqueda de información, correo electrónico, intercambio de archivos con personas ajenas a nuestra red, etc. es necesario conectarla a internet. Para disponer de conexión a internet en una red local simplemente hay que conectar el conmutador a un aparato llamado router (o enrutador) y éste a una línea telefónica. La función de los routers es interconectar dos redes diferentes, en este caso nuestra red local con la red internet. En la mayoría de redes domésticas y de pequeñas oficinas se emplean routers ADSL, que usan las líneas telefónicas clásicas para suministrar una conexión de banda ancha (de alta velocidad). En redes de pocos ordenadores, como la de una pequeña oficina o una vivienda, se puede utilizar un router que ya disponga del conmutador integrado. Estos routers acostumbran a tener también una conexión inalámbrica WiFi, que permite conectar ordenadores a internet sin necesidad de cables. Para que un ordenador pueda conectarse a una red inalámbrica debe disponer de un adaptador WiFi. Los portátiles actuales ya vienen con un adaptador interno. En los ordenadores de sobremesa es necesario comprarlo aparte e instalarlo, existen modelos internos (una tarjeta de expansión) y externos (se conectan en un puerto USB). Las redes inalámbricas, además de eliminar muchos cables engorrosos, tienen la ventaja de permitir la conexión de dispositivos móviles, como teléfonos, videoconsolas, tabletas, etc. 5
9. Cómo funciona internet? Hasta aquí hemos visto qué tenemos que hacer para conectar un ordenador o una red local de ordenadores a internet. Pero... Cómo es internet? Qué componentes lo forman? Cómo funciona? Responderemos estas preguntas a continuación. Antes de continuar es interesante que sepas que lo que hoy conocemos como internet se empezó a desarrollar en la década de 1960 y fue el producto de investigaciones financiadas por el Departamento de Defensa de EE.UU. En aquella época los ordenadores eran escasos, muy grandes y muy caros. Para aprovechar mejor la potencia de cálculo de los ordenadores disponibles en los centros de investigación que trabajaban para el ejército (universidades y empresas privadas) se pensó en interconectarlos a través de la red telefónica. De esta manera, utilizando una consola sencilla (básicamente una pantalla y un teclado) cualquier investigador podría conectarse y utilizar un ordenador situado en un centro de investigación, aunque estuviese muy lejos. Nació así la red ARPANET, que hoy consideraríamos muy primitiva siguiendo los estándares actuales. ARPANET fue evolucionando y unos años más tarde se dividió en dos: una parte militar y una parte civil. La red civil se abrió a las universidades e instituciones públicas y poco después a toda la población. La popularización de internet se produjo en la década de 1990, en España hacia 1995. Lo primero que debes saber es que no nos podemos conectar a internet directamente, debemos hacerlo a través de una empresa que nos vende el servicio de conexión a internet. Esta empresa se denomina ISP, del inglés internet service provider, o proveedor de acceso a internet. Normalmente los ISP son empresas de telecomunicaciones que ofrecen, además de conexión a internet, telefonía fija y/o móvil. Cerca de nuestra casa, como máximo a unos pocos kilómetros, nuestro ISP tiene una central (muchas veces una central telefónica o una central de telefonía móvil) donde hay otro router, más grande y potente que el de casa: un router industrial. Este router no es más que un ordenador especializado en gestionar el tráfico de datos entre las redes que confluyen en él. Los ordenadores de los usuarios normalmente se conectan a los routers de los ISP a través de líneas telefónicas de baja velocidad, formadas por dos cables de cobre. La parte más importante de internet no son los ordenadores de los usuarios (los ordenadores clientes). La parte más importante, la infraestructura de internet, está formada por una red de routers industriales, miles de ellos repartidos por todo el mundo. Estos routers están unidos entre sí mediante enlaces de alta velocidad, normalmente cables de fibra óptica. En cada central hay un router conectado a los routers de otras centrales. También hay routers industriales en algunas universidades, centros de investigación y organismos oficiales, son proveedores de acceso a internet (ISP) no comerciales. Además de los ordenadores clientes, en algunos routers se conectan otro tipo de ordenadores denominados servidores. Los servidores son ordenadores que dan un servicio a los clientes: suministran páginas web, correo electrónico, mensajería instantánea, etc. Los servidores normalmente están situados en empresas especializadas. Son los llamados proveedores de hosting (hospedaje, en inglés), que ofrecen los servidores en alquiler a otras empresas, profesionales y particulares. Cuando un ordenador cliente solicita una página web (o cualquier otro servicio) a un servidor, envía la solicitud al router de su central. El router lee la información enviada por el cliente y la reenvía hacia otro router que está en la dirección adecuada. Cada router vuelve a hacer la misma operación hasta que la solicitud llega al servidor. La información que circula por internet atraviesa entre 10 y 50 routers antes de llegar a su objetivo. Cuando la solicitud llega al servidor se genera una copia de la página web que hemos solicitado y se envía al cliente a través de la red de routers. El camino de vuelta no tiene por qué ser el mismo que el de ida, dependerá del tráfico que haya en la red. 9.1. Cómo saben los routers qué camino debe seguir la información? Todos los ordenadores conectados a internet tienen un número que los identifica, como un número de teléfono. A este número se le llama dirección IP (de internet protocol, protocolo de internet). La IP identifica claramente en qué red y en qué "salida" de un router se encuentra un ordenador determinado, sea un cliente o un servidor. La IP está formada por cuatro números separados por puntos. Por ejemplo, la IP del servidor de Wikipedia es 91.198.174.225 Cuando enviamos una solicitud para recibir una web, entre la información que enviamos al router de la central se encuentra la IP del servidor donde está la página web que queremos visualizar y nuestra IP, para que los routers sepan donde tienen que enviar la web solicitada. Los servidores tienen siempre la misma IP, se dice que tienen una IP fija. La mayoría de los clientes tiene una IP que cambia cada vez que se conectan a internet, es lo que se conoce como IP dinámica. Cómo averigua el router de nuestra central qué IP tiene la dirección de internet que le indicamos desde nuestro navegador?, por ejemplo, www.wikipedia.org. La respuesta es que lo busca en un ordenador que tiene una base de datos especializada. Son los llamados servidores de nombres de dominio o DNS (del inglés Domain name server). Los DNS almacenan qué IP corresponde a cada dirección de internet, son una especie de agenda telefónica. Por cierto, a las direcciones de internet se les llama URL (localizador uniforme de recursos). 6
9.2. La información circula por internet en forma de paquetes Internet se rige por un protocolo (un conjunto de normas) denominado TCP/IP (del inglés Transmission Control Protocol/Internet Protocol. Se pronuncia "T-C-P-I-P"). Este protocolo está implementado en todos los ordenadores conectados a internet. Regula la manera como circula la información a través de la red de routers y de qué forma hay que introducir esta información. En internet la información no se envía de forma continua, sino en forma de paquetes de datos. Para enviar una página web, por ejemplo, primero se trocea en diferentes fragmentos y después a cada fragmento se le añaden algunos datos, entre ellos: la IP de origen, la IP de destino y el orden que ocupa entre los otros fragmentos. El resultado es un paquete de datos. Los paquetes se inyectan en la red, como cuando dejamos una carta en un buzón postal. Siguiendo el protocolo TCP/IP, cualquier paquete de datos que se inyecta a la red se reenvía, gracias a la red de routers, hacia su destino final. Una vez el paquete llega a su destino, el ordenador que lo recibe comprueba que no tiene ningún error. En caso de haberlo, lo descarta y lo solicita de nuevo al emisor. Cuando se reciben todos los paquetes correctamente, se unen entre sí en el ordenador cliente para reconstruir la información inicial y mostrarla al usuario. 9.3. Internet es una red de redes Internet no es solamente la red de routers, servidores y clientes de un único proveedor de internet (ISP). Internet es la unión de muchas redes de diferentes ISP repartidos a lo largo del mundo. Pero, cómo se comunican entre ellos? Muy fácil: en algunos puntos del planeta existen los denominados puntos neutros o puntos de acceso a la red (en inglés, Internet Exchange Point o Network Access Point). Los diferentes ISP se conectan a estos puntos e intercambian el tráfico de datos entre sus redes. En España hay 4 puntos neutros. La unión de muchas redes distintas crea una red mucho mayor que abarca prácticamente todo el planeta. Esta es la razón de que a internet se le llame la red de redes. Las redes de las principales áreas urbanas se conectan entre sí a través de líneas de fibra óptica de gran capacidad especializadas en transportar información a largas distancias. El conjunto de estas líneas y los routers que las conectan recibe el nombre de backbone de internet (la columna vertebral de internet). Algunas de las líneas del backbone conectan dos países diferentes. Otras incluso dos continentes. A veces son cables submarinos enterrados en el lecho de los océanos (más información en este enlace: http://www.submarinecablemap.com/ ). 7