BREVE HISTORIA DE INTERNET

Durante la época de la guerra fría, a mediados de los años sesenta, el Pentágono crea la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para el Departamento de Defensa de los Estados Unidos DARPA. (Posteriormente pasaría a llamarse ARPA).
En aquella época, Arpa era conocida como la principal agencia interesada en la nueva tecnología de comunicación digital de paquetes conmutados, (término que estudiaremos más adelante) proporcionando fondos de inversión para investigación y desarrollo.
Entre otros proyectos, la construcción de una red de comunicación basada en la tecnología de conmutación de paquetes acaparaba la atención de los especialistas. El objetivo era configurar una extensa red de comunicación digital que cubriera todo el territorio de Estados Unidos con conexiones a otras redes de los paises aliados. Nace, de esta manera, la red de comunicación experimental ARPANET.
Al nuevo sistema de comunicación se le exigía dos cualidades fundamentales. En primer lugar, no tenía que existir un centro neurálgico para el control de la red, puesto que en un hipotético caso de conflicto armado, éste sería uno de los primeros objetivos a alcanzar.
La segunda cualidad exigida era la redundancia en la conexión, esto quiere decir que la información que salía desde la fuente viajando hacia su destino pudiera hacerlo a través de diferentes caminos alternativos. De esta manera, en el caso de que una parte de la red quedara destruida, otros segmentos serían los encargados de transportar la información.
A partir de ese momento empezaron a desarrollarse los primeros protocolos que implementarían la comunicación basada en la nueva tecnología de conmutación de paquetes.
Con el paso del tiempo, Arpanet creció en extensión y número de ordenadores conectados. Se perfeccionan los primitivos protocolos de comunicación y nacieron otros nuevos tales como las primeras versiones del TCP/IP.
A finales de los años setenta, el número de investigadores en el campo de las comunicaciones por paquetes, en especial TCP/IP, era tan elevado que Arpa crea el comité ICCB "Junta de Control y Configuración de Internet" cuya principal misión fue asesorar y coordinar los trabajos de diseño y perfeccionamiento de dichos protocolos.
La agencia Arpa también invirtió dinero y medios para la investigación y desarrollo de sistemas de comunicación por paquetes conmutados a través de las ondas de radio, en especial la creación de canales de comunicación por satélite utilizando el conjunto de nuevos protocolos conocidos bajo la denominación genérica TCP/IP.
Alrededor de 1980, la Agencia de Comunicación de la Defensa DCA divide a Arpanet en dos redes separadas: una dedicada a la investigación presente y futura conservando el nombre Arpanet. La otra parte es bautizada con el nombre MILNET utilizada exclusivamente por los militares.
Puede decirse que la gran red Internet se inicia en esta época cuando la agencia Arpa comienza a sustituir anteriores protocolos por el conjunto TCP/IP convirtiéndose la red Arpanet en la primera columna vertebral de la incipiente Internet.
En sus aspectos básicos, Internet se completa en Enero de 1983, cuando el Departamento de Defensa ordena que todos los ordenadores conectados utilicen exclusivamente el conjunto de protocolos TCP/IP.
En 1986 la National Science Foundation NSF, crea una nueva red llamada NSFNET que alcanza a todos los centros de investigación y universidades que utilizan supercomputadoras y, también, es conectada a Arpanet.
A partir de aquel momento el número de redes interconectadas utilizando los protocolos TCP/IP crece con fuerza en Estados Unidos gracias, en parte, a los fondos invertidos por la National Science Foundation.

PROTOCOLOS TCP/IP

Los protocolos TCP/IP no nacieron de una empresa u organismo en concreto. Muy al contrario, fueron muchas las empresas, universidades, organizaciones e investigadores que colaboraron en investigación y desarrollo. Puede afirmarse que estos protocolos no pertenecen a nadie en particular. Por esta razón, cualquier investigador, empresa u organismo puede utilizarlos libremente en todo tipo de aplicaciones.
Debido a esta situación, en 1983 bajo las directrices de Arpa se crea la "Internet Architecture Board" o IAB cuya misión es coordinar gran parte de los trabajos de investigación y desarrollo, marcando normas técnicas y guiando la evolución tecnológica de Internet. Una de sus metas fue incentivar el intercambio de ideas y proyectos entre todos los investigadores del TCP/IP. Esta entidad, a pesar de no disponer de un gran presupuesto para sus investigaciones, establecía las directivas técnicas, aunque todo el trabajo era realizado por voluntarios procedentes de muy diversos sectores.
A mediados de 1989 la tecnología TCP/IP e Internet habían crecido mucho más que las espectativas más positivas. Ello obligó a una reorganización de la entidad en un mundo donde el mercado comenzaba a dominar su evolución.
A partir de ese momento, se crean dos organizaciones internas en la IAB: La Fuerza de Tarea de Investigación Internet RTF y la Fuerza de Tarea de Ingeniería Internet IETF.
La IRTF> coordina trabajos de investigación relacionados con los protocolos TCP/IP y la arquitectura de la Red en general. En la actualidad cuenta con un pequeño grupo llamado Grupo de Control de Investigación de Internet IRSG, el cual, establece prioridades y coordina las actividades de investigación. Cada miembro de la IRSG preside un grupo de investigación voluntario.
En cuanto a la IETF, dotado con mucho personal técnico, se concentra en la solución de problemas de ingeniería de Red.
Al principio, estaba dividida en veinte grupos de trabajo, cada uno concentrado en un problema o proyecto en particular. Dichos grupos mantenían reuniones individuales. Además, la organización se reunía tres veces al año para discutir cambios y alternativas en todo lo relacionado con los protocolos TCP/IP. Estas reuniones concentraban cientos de participantes.
En 1992 se forma una nueva sociedad bautizada como ISOC (Internet Society) inspirada por la National Geographi. Su misión es ayudar a la propagación del fenómeno Internet en el mundo. Sus miembros pueden ser personas u organizaciones comerciales, gubernamentales sin ánimo de lucro.
Ya se ha comentado anteriormente que nadie es dueño de la tecnología Internet. Por lo tanto, ha de existir un centro o sociedad que mantenga y/o distribuya libremente, información técnica sobre la estructura de Internet y sus protocolos. Esta sociedad, conocida como Internic (Centro de Información de la Red Internet) maneja multitud de asuntos administrativos relacionados con la Red, además de actuar como distribuidor de la documentación pertinente.
Todas las propuestas o revisiones técnicas relacionadas con Internet y los protocolos TCP/IP aparecen en unos documentos conocidos como "Solicitud de Comentarios de Internet" RFC. El grupo editor es miembro de la IAB.
Estos documentos contienen valiosísima información técnica sobre la estructura de la Red y los protocolos utilizados, así como todas las posibles propuestas sobre cambios, modificaciones, ampliaciones, etc.
Actualmente existen diferentes formas de conseguir estos documentos, el más simple es buscar en Yahoo o Google con el término RFC.

TECNOLOGIA INTERNET

El estudio en profundidad de la tecnología Internet excede de los límites impuestos en este tutorial. La idea es ofrecer una visión descriptiva global del funcionamiento de la Red. Hay que tener presente que entender todos los detalles implicados en la comunicación utilizando la familia de protocolos del TCP/IP implica un estudio a nivel de Ingeniería de comunicaciones.
Las ideas expuestas en este apartado servirán, en primer lugar, para obtener una visión general del sistema, además de conocer los términos más importantes. En segundo lugar, empezaremos a ser conscientes de la extrema complejidad que entraña la creación de un sistema de comunicación como el que ahora estamos tratando.

Introducción

En la actualidad, utilizando una línea de transmisión, tenemos dos alternativas para establecer una conexión. La primera alternativa es conocida como conexión de circuitos conmutados. El sistema de telefonía tradicional utiliza, también, este método para establecer una comunicación entre dos puntos. Por ejemplo, una llamada telefónica, desde uno de los extremos, establece un circuito cerrado hasta el otro extremo a través de la central telefónica local. La mayor ventaja de este circuito es la garantía de la comunicación. Es decir, una vez establecida la conexión, ninguna otra actividad de la red telefónica disminuirá la capacidad de comunicación del circuito establecido (si la red funciona como es debido, claro). Su principal desventaja es el coste de la llamada, puesto que la tarifa es fija, cobrando por tiempo de conexión, independientemente de si los interlocutores están hablando o no en todo momento.
La segunda alternativa para enviar información de un punto a otro de una red es la conexión por conmutación de paquetes, técnica totalmente diferente a la primera. En una red de este tipo, la información es troceada en pequeñas unidades de información (algunas centenas de bytes) conocidas con el nombre de paquetes y que son multiplexados en conexiones de alta velocidad. Aunque, en un instante determinado, únicamente un paquete de información puede estar viajando entre dos máquinas, la técnica del multiplexado hace posible que, en un espacio de tiempo concreto, por un segmento de la red no solamente han viajado nuestros paquetes de información sino, también, los paquetes de otros muchos usuarios, compartiendo dicho segmento y, por lo tanto, reduciendo de forma drástica el coste de la comunicación.
La mayor desventaja de este sistema de comunicación es que si, en un momento determinado, el tráfico se incrementa, dos ordenadores que están intercambiando datos tendrán menos capacidad de red y, por lo tanto, el tiempo de espera se hará mayor. A pesar de este inconveniente, en los últimos años las redes de conmutación de paquetes se han popularizado mucho. Por una parte, la economía de la comunicación es una cualidad sumamente atractiva. Por otra, las técnicas de ingeniería hacen posible actualmente minimizar todos sus inconvenientes.

Internet es una red virtual

Internet, paradigma de la comunicación por conmutación de paquetes, es una red de alcance planetario. De hecho, para hablar con más precisión, tendríamos que decir que realmente es un conjunto de redes interconectadas sobre las cuales cabalgan los protocolos de Internet TCP/IP.
La comunicación se establece siguiendo un modelo cliente - servidor. El cliente es el ordenador que pide algún tipo de servicio a otro ordenador llamado servidor. En un momento determinado, múltiples clientes pueden estar accediendo al mismo servidor para utilizar sus servicios.

Una de las cualidades más increibles de la red Internet es que, por ejemplo, podemos enviar información desde un equipo que utilize Windows o Unix a un ordenador Apple, incompatible con los primeros desde el punto de vista del hardware y software utilizado. De hecho, nos podemos comunicar con cualquier tipo de ordenador, sin importar la marca, hardware o sistema operativo utilizado. Eso sí, la única condición es que los equipos utilicen el mismo protocolo de comunicaciones, en este caso, TCP/IP. Con la ayuda del diagrama siguiente:

hemos realizado una representación muy simplificada de un ordenador, no obstante nos ayudará muchísimo a entender el funcionamiento de Internet.
Podemos observar que el nivel más bajo representado es el del hardware, el segundo nivel lo conforma el sistema operativo y, finalmente, el tercer nivel, el más alto, son los programas de aplicación.
Resulta que un modelo determinado de microprocesador (hardware) necesitará de un sistema operativo totalmente adaptado a su código interno. A su vez, los programas de aplicación también necesitan de un determinado sistema operativo y hardware para funcionar.
Lo cierto es que en el mercado existen muchos tipos de microprocesadores necesitando, cada uno de ellos, un sistema operativo adecuado a sus características. También el código compilado de los programas de aplicación será distinto según se trabaje con un microprocesador u otro.
En fin, con esto llegamos a la tan temida incompatibilidad del software: de nada me servirá que un amigo tenga esa versión tan buena de un programa si él trabaja con un Apple y yo con Windows de Microsoft y no poseo ningún tipo de emulador de su sistema. Teniendo presente el siguiente diagrama:

supongamos, ahora, que en el nivel de Aplicación se encuentra un navegador de páginas Web. Además, el sistema operativo nos proporcionará, los módulos TCP/IP que necesitamos para navegar por Internet.
Resulta que, gracias al navegador y protocolos TCP/IP instalados, nuestro ordenador podrá comunicarse con cualquier otra máquina que, también, utilice TCP/IP. Los ordenadores en comunicación podrán ser totalmente incompatibles, por lo tanto, el navegador y módulos TCP/IP instalados deberán adaptarse al sistema existente en el nivel inferior de cada uno de ellos, en este sentido, un navegador para un Apple no funcionará en un PC, pero en el nivel superior (protocolos TCP/IP) que es donde se produce realmente la comunicación e intercambio de información entre los humanos, habremos conseguido un sistema universal para el envío y recepción de datos. Incluso, podremos cargar programas escritos en Java en cualquiera de los navegadores existentes de última generación, independientemente del sistema operativo utilizado.
Según lo comentado hasta el momento puede intuirse que la red Internet, basada en el conjunto de protocolos TCP/IP, está absolutamente implementada en software de alto nivel. Puede, incluso, afirmarse que Internet es una red virtual donde nada depende del hardware y software de los niveles inferiores.
Está claro que por debajo del nivel TCP/IP encontraremos una gran variedad de sistemas operativos y redes de comunicaciones soportados por diferentes estructuras de hardware, todo ello unido por una serie de routers: ordenadores especializados en dirigir el tráfico de red y traducir los protocolos de bajo nivel de un sistema a otro.

Protocolos de comunicación

Los protocolos de comunicación establecen las reglas que hay que seguir para que las máquinas conectadas a una red determinada puedan comunicarse. TCP, UDP, IP, FTP, TELNET y HTTP son algunos de los protocolos de comunicación más conocidos del TCP/IP, pero existen muchos más. Sin estos protocolos, la comunicación por Internet, tal como la conocemos sería imposible. De hecho, cuando escogemos un tipo de comunicación en la Red, lo que hacemos es escoger un protocolo que defina sus reglas y, además, un puerto de comunicación (término que veremos más adelante) a través del cual pueda establecerse el diálogo entre las máquinas utilizando una dirección IP. Una vez que este proceso haya tenido éxito, podrá empezar el diálogo propiamente dicho entre los usuarios de las máquinas implicadas.
La lista siguiente muestra una relación de los protocolos más utilizados en Internet.

La estatificación por capas es una manera de dividir un proceso muy complejo en varios más sencillos. Además, permite la realización de modificaciones en un nivel sin afectar a los demás niveles. También, simplifica el diseño de los programas de aplicación puesto que las tareas propias de red quedan encomendadas al software de las capas inferiores.
En nuestro caso, la estratificación del sofware de comunicaciones TCP/IP permite dividir el proceso global en cuatro capas o niveles de trabajo. En la siguiente figura:

podemos observar, en primer lugar, el nivel de aplicación, sea éste un navegador, un programa de correo electrónico o cualquier otro servicio soportado por el TCP/IP.
El programa de aplicación pasa los datos, llamados mensajes, hacia el nivel de transporte cuya misión es proporcionar un servicio de entrega. Es decir, los datos provenientes de una aplicación concreta deberán enviarse a la misma aplicación de otro ordenador. El software de este nivel divide el flujo de datos proveniente del nivel de aplicación en pequeños fragmentos llamados paquetes. Cada uno de estos paquetes posee una dirección de destino y otros datos relevantes.
Para realizar este servicio tenemos a nuestra disposición dos protocolos:

El protocolo de control de transmisión: TCP
El protocolo de datagrama a nivel de usuario: UDP

El protocolo TCP establece una conexión virtual entre dos máquinas proporcionando un transporte confiable y asegurándose que los datos salientes de una aplicación lleguen en la secuencia correcta y sin errores. (Para realizar este cometido, el mismo nivel en el lado de recepción envía acuses de recibo por paquete recibido. La falta de estas notificaciones, es interpretada en el lado emisor como que el paquete se ha perdido volviéndose a transmitir.
Se dice que el TCP implementa una conexión virtual porque, a pesar del esquema de trabajo señalado, los programas de aplicación "ven" el proceso como si realmente existiera una conexión dedicada de hardware.
El protocolo UDP, en cambio, no intenta establecer una conexión entre las aplicaciones, su misión es recoger los mensajes del nivel superior, convertirlos en paquetes y enviarlos al nivel inferior, es decir a la capa Internet (IP). En este caso, la detección y corrección de errores se ha de confiar a los niveles adyacentes.
Aunque TCP proporciona una conexión confiable entre las máquinas, consume muchos recursos de la Red (incrementando el tráfico de forma sustancial). Por esta razón, la mayoría de los servicios en Internet utilizan UDP a excepción de aquellos que necesitan una conexión virtual entre los extremos, tal como ocurre con Telnet y FTP.

La capa Internet (Protocolo IP) se encarga de la comunicación de una máquina a otra proporcionando un servicio de entrega de paquetes sin conexión, llamado así porque cada uno de los paquetes que conforman un mensaje es procesado independientemente de todos los demás.
El protocolo IP realiza cinco funciones fundamentales:

1. Especifica el formato de los datos que viajarán a través de Internet.
   
2. Selecionará la ruta para el envío de los datos.
   
3. Implementa las reglas que definen cómo y de qué manera se deben procesar los paquetes.
   
4. Proporciona un método eficaz de direcciones para identificar las máquinas en la Red.
   
5. Implementa el ICMP, un sistema de información y corrección de errores.

A la salida de este nivel obtenemos una secuencia de paquetes llamados datagramas IP. Finalmente, la interfaz de Red convierte toda la información anterior en un conjunto de tramas (paquetes de información) compatibles con la red en la que se encuentra la máquina.

Puertos de comunicación

Tanto TCP como UDP utilizan el concepto de "puerto" para seleccionar una aplicación o servicio, tanto en la fuente como en el destino. El puerto es, simplemente, un número que identifica a una de las aplicaciones corriendo en un ordenador multitarea y asegurando la comunicación entre un programa de aplicación en un ordenador con el mismo programa instalado en otro ordenador de la Red. Por ejemplo, Telnet utiliza el número de puerto 23. FTP utiliza el 21. Usenet el 119. SMTP el 25. El servicio de autentificación el 113 y, así, hasta abarcar todas las actividades que pueden desarrollarse entre dos máquinas conectadas a Internet.
El número de puerto no hará falta especificarlo, siempre y cuando sean utilizadas las asignaciones standard. Por ejemplo, si abres una sesión Telnet y no especificas el puerto, la comunicación se establecerá utilizando la asignación preestablecida, es decir, el puerto 23. Siempre es posible utilizar otro número pero, en este caso, tanto el cliente como el servidor han de estar de acuerdo en la nueva asignación de puerto.

Encapsulación

En el diagrama siguiente podemos observar que los datos o mensajes provenientes del nivel de aplicación, es decir, de los programas, al llegar al nivel de transporte se dividen en segmentos llamados paquetes, añadiéndose, además, una cabecera de datos para identificarlos.

Seguidamente, los paquetes pasan a la capa Internet (IP), se le añade otra cabecera y se convirten en datagramas. Finalmente, a éstos también se les añade un nuevo encabezado de información pasando a convertirse en las tramas específicas para una red en particular. Este proceso es conocido con el nombre de encapsulación, resultado de la estratificación por capas del proceso de la comunicación.

Direcciones IP (Hasta junio del 2012)

Todas las redes que conforman Internet y, dentro de esas redes, las máquinas conectadas, necesitan de una dirección numérica para identificarse de forma única. Esta identificación red - servidor se realiza en el nivel Internet (IP) y se compone de un número de 32 bits dividido en cuatro campos de 8 bits. Cada parte puede tener un valor comprendido entre 0 y 255. Por ejemplo, una dirección Internet podría ser: 25.46.125.211. En cambio, la dirección: 125.280.55.70 no es válida ya que el segundo término es mayor que 255. Estas direcciones IP se resuelven, tal como se ha dicho hace un momento, en el nivel Internet IP y especifican tanto a la red como al servidor.
Según los valores de cada uno de sus términos, las direcciones IP podemos ordenarlas en cinco tipos diferentes.

Tipo A
La dirección más baja es: 0.1.0.0 y, la más alta: 127.0.0.0
EL campo destinado a identificar la red es únicamente el primero, destinándose los tres restantes para identificar al servidor. En estas condiciones, únicamente pueden existir 128 redes de este tipo. Cada una de estas redes pueden tener hasta un total de 16 millones de direcciones disponibles.

Tipo B
La dirección más baja es: 128.0.0.0 y, la más alta: 191.255.0.0 Los dos primeros términos identifican a la red y, los dos restantes, a los servidores. Por lo tanto, en este caso se permiten 16.320 redes y 65.000 direcciones disponibles.

Tipo C
La dirección más baja es: 192.0.0.0 y, la más alta: 223.255.255.0 Los tres primeros términos identifican a la red y, el último, a los servidores. Por lo tanto, en este caso, se permiten alrededor de dos millones de identificadores de red y 256 servidores en cada una de ellas.

Es muy fácil identificar la clase a la que pertenece una dirección IP.
Si el primer número se encuentra entre 0 y 127 la dirección es de clase A.
Si el primer número se encuentra entre 128 a 191 la dirección es de clase B.
Si el primer número se encuentra entre 192 a 223 la dirección es de clase C.

Como los dígitos de la dirección señalan tanto a una red en particular como a un anfitrión dentro de esa red, las direcciones IP no especifican a una máquina sino una conexión a la Red.

Finalmente veamos los dos últimos tipos de direcciones de red.

Tipo D
Este tipo de direcciones se utilizan para realizar la multidifusión, técnica que permite que un servidor envíe información a todo un grupo de servidores a la vez.
La dirección más baja es: 220.0.0.0 y, la más alta: 239.255.255.255

Tipo E
Direcciones reservadas para uso posterior.
La dirección más baja es: 240.0.0.0 y, la más alta: 247.255.255.255

Número de Socket

Con lo visto hasta el momento podemos definir el socket como un número compuesto de la dirección IP y el número de puerto utilizado. Un ordenador utiliza este número para comunicarse con otro ordenador puesto que la dirección IP es única en Internet, mientras que el número de puerto es único en cada máquina.

El servidor

Podemos implantar un servidor en cualquier ordenador actual. La potencia de las últimas generaciones de microprocesadores y sistemas operativos multitarea, unido a la gran capacidad de los discos duros actuales, hacen posible configurar potentes ordenadores para su utilización como servidores Web, FTP, Telnet, E-mail, etc. El software necesario para crear un servidor se llama demonio.
Estos demonios están en la actualidad disponibles para Windows, Windows NT, Unix y Macintosh, etc. No obstante, Unix (linux) ha sido y sigue siendo, el sistema más utilizado para instalar un servidor. Además, es donde encontraremos más sistemas donde elegir.
Algunos de estos demonios son de dominio público, es decir, gratuitos, como el del CERN o el presentado por NCSA, sin duda, el demonio más utilizado en la actualidad.
La instalación del demonio creará una estructura de directorios donde quedarán ubicados los documentos, aplicaciones y utilidades del servidor. En la figura siguiente presentamos una estructura típica:

Tal como vemos, directorio raíz de determinado ordenador, no coincide con el directorio raíz del servidor. En nuestro ejemplo, tenemos una estructura arbitraria de directorios, siendo a partir del directorio HTTPD donde el servidor toma forma. Esta disposición nos lleva a la posibilidad de crear varios servidores en un mismo ordenador conocidos con el nombre de servidores virtuales, puesto que, desde el punto de vista de su funcionamiento actúan como servidores tradicionales pero comparten un mismo soporte físico.
En los últimos años se han popularizado mucho los servidores virtuales debido a su bajo coste en comparación con el servidor real, es decir, aquel puede llegar a tener a su disposición toda la potencia de la máquina si fuera necesario.

Imagen de Internet

En resumidas cuentas, la red Internet hemos de visualizarla como un gran conjunto de redes de comunicación digital interconectadas con ayuda de unos ordenadores llamados routers, los cuales, dirigen y adaptan (traducen) el tráfico de bajo nivel de una red a otra. En el nivel más bajo, los paquetes de información que circulan en cada una de las redes que conforman Internet son llamados tramas de red y, en el nivel Internet IP, reciben el nombre de datagramas. En un momento determinado, únicamente un datagrama puede encontrarse circulando entre dos máquinas (segmento de red).
Existe, también, un tipo de servidor conocido con el nombre de Proxy. Su principal misión es centralizar todo el tráfico entre una red privada y el resto de Internet. De esta manera pueden instalarse sistemas de seguridad (cortafuegos) para evitar accesos no autorizados desde el exterior hacia la red privada.
Finalmente, la comunicación se establece siguiendo el modelo cliente - servidor donde múltiples ordenadores llamados clientes acceden a un servidor para recoger información o pedir algún tipo de servicio.