Red informática

En 1940, George Stibitz de Bell Labs conectó un teletipo en Dartmouth a una computadora de Bell Labs que ejecutaba su Calculadora de Números Complejos para demostrar el uso de computadoras a larga distancia. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Este fue el primer uso remoto y en tiempo real de una máquina de computación. ^{[ 3 ]}

A finales de la década de 1950, se construyó una red de computadoras para el sistema de radar SAGE ( Semi-Automatic Ground Environment ) del ejército estadounidense ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} utilizando el módem Bell 101. Fue el primer módem comercial para computadoras, lanzado por AT&T Corporation en 1958. El módem permitía transmitir datos digitales a través de líneas telefónicas regulares sin acondicionamiento a una velocidad de 110 bits por segundo (bit/s).

En 1959, Christopher Strachey presentó una solicitud de patente para tiempo compartido en el Reino Unido y John McCarthy inició el primer proyecto para implementar el tiempo compartido de programas de usuario en el MIT. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} Strachey le pasó el concepto a JCR Licklider en la Conferencia inaugural de Procesamiento de Información de la UNESCO en París ese año. ^{[ 13 ]} McCarthy fue fundamental en la creación de tres de los primeros sistemas de tiempo compartido (el Sistema de Tiempo Compartido Compatible en 1961, el Sistema de Tiempo Compartido BBN en 1962 y el Sistema de Tiempo Compartido de Dartmouth en 1963).

En 1959, Anatoly Kitov propuso al Comité Central del Partido Comunista de la Unión Soviética un plan detallado para la reorganización del control de las fuerzas armadas soviéticas y de la economía soviética sobre la base de una red de centros de computación. ^{[ 14 ]} La propuesta de Kitov fue rechazada, al igual que posteriormente el proyecto de red de gestión económica OGAS de 1962. ^{[ 15 ]}

Durante la década de 1960, ^{[ 16 ] [ 17 ]} Paul Baran y Donald Davies inventaron independientemente el concepto de conmutación de paquetes para la comunicación de datos entre computadoras a través de una red. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} El trabajo de Baran abordó el enrutamiento adaptativo de bloques de mensajes a través de una red distribuida , pero no incluyó enrutadores con conmutadores de software, ni la idea de que los usuarios, en lugar de la propia red, proporcionarían la confiabilidad . ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

El diseño de red jerárquica de Davies incluía enrutadores de alta velocidad , protocolos de comunicación y la esencia del principio de extremo a extremo . ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]} La red NPL , una red de área local en el Laboratorio Nacional de Física (Reino Unido) , fue pionera en la implementación del concepto en 1968-69 utilizando enlaces de 768 kbit/s . ^{[ 30 ] [ 28 ] [ 31 ]} Tanto las invenciones de Baran como las de Davies fueron contribuciones fundamentales que influyeron en el desarrollo de las redes informáticas. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}

En 1962 y 1963, JCR Licklider envió una serie de memorandos a sus colegas de oficina discutiendo el concepto de la " Red Intergaláctica de Computadoras ", una red de computadoras destinada a permitir comunicaciones generales entre usuarios de computadoras. Esto finalmente se convirtió en la base de ARPANET, que comenzó en 1969. ^{[ 36 ]} Ese año, los primeros cuatro nodos de ARPANET se conectaron usando circuitos de 50 kbit/s entre la Universidad de California en Los Ángeles, el Instituto de Investigación de Stanford, la Universidad de California, Santa Bárbara y la Universidad de Utah . ^{[ 36 ] [ 37 ]} Diseñada principalmente por Bob Kahn , el enrutamiento de la red, el control de flujo, el diseño de software y el control de red fueron desarrollados por el equipo IMP que trabajaba para Bolt Beranek & Newman . ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}

A principios de la década de 1970, Leonard Kleinrock realizó un trabajo matemático para modelar el rendimiento de las redes de conmutación de paquetes, lo que sentó las bases del desarrollo de ARPANET. ^{[ 41 ] [ 42 ]} Su trabajo teórico sobre enrutamiento jerárquico a finales de la década de 1970 con el estudiante Farouk Kamoun sigue siendo fundamental para el funcionamiento de Internet en la actualidad. ^{[ 43 ] [ 44 ]}

En 1973, Peter Kirstein puso en práctica la interconexión de redes en el University College London (UCL), conectando la ARPANET con redes académicas británicas , la primera red informática heterogénea internacional. ^{[ 45 ] [ 46 ]} Ese mismo año, Robert Metcalfe escribió un memorando formal en Xerox PARC describiendo Ethernet , ^{[ 47 ]} un sistema de red de área local que creó con David Boggs . ^{[ 48 ]} Se inspiró en la radio de paquetes ALOHAnet , iniciada por Norman Abramson y Franklin Kuo en la Universidad de Hawái a finales de la década de 1960. ^{[ 49 ] [ 50 ]} Metcalfe y Boggs, con John Shoch y Edward Taft, también desarrollaron el PARC Universal Packet para la interconexión de redes. ^{[ 51 ]} Ese año, la red francesa CYCLADES , dirigida por Louis Pouzin, fue la primera en hacer que los hosts fueran responsables de la entrega confiable de datos, en lugar de que este fuera un servicio centralizado de la propia red. ^{[ 52 ]}

En 1974, Vint Cerf y Bob Kahn publicaron su artículo fundamental sobre interconexión de redes, « Un protocolo para la intercomunicación de redes de paquetes». ^{[ 53 ]} Más tarde ese mismo año, Cerf, Yogen Dalal y Carl Sunshine escribieron la primera especificación del Protocolo de Control de Transmisión (TCP), RFC 675 , acuñando el término «Internet» como abreviatura de interconexión de redes. ^{[ 54 ]} En julio de 1976, Metcalfe y Boggs publicaron su artículo «Ethernet: Conmutación de paquetes distribuida para redes informáticas locales» ^{[ 55 ]} y en diciembre de 1977, junto con Butler Lampson y Charles P. Thacker , recibieron la patente estadounidense 4063220A por su invención. ^{[ 56 ] [ 57 ]} 

En 1976, John Murphy de Datapoint Corporation creó ARCNET , una red de paso de testigo utilizada inicialmente para compartir dispositivos de almacenamiento. En 1979, Robert Metcalfe se dedicó a convertir Ethernet en un estándar abierto. ^{[ 58 ]} En 1980, Ethernet se actualizó del protocolo original de 2,94 Mbit/s al  protocolo de 10 Mbit/s, desarrollado por Ron Crane , Bob Garner, Roy Ogus, ^{[ 59 ]} Hal Murray, Dave Redell y Yogen Dalal. ^{[ 60 ]} En 1986, la National Science Foundation (NSF) lanzó la National Science Foundation Network (NSFNET) como una red de investigación de propósito general que conecta varios sitios financiados por la NSF entre sí y con redes regionales de investigación y educación. ^{[ 36 ]}

En 1995, la capacidad de velocidad de transmisión para Ethernet aumentó de 10  Mbit/s a 100  Mbit/s. Para 1998, Ethernet admitía velocidades de transmisión de 1 Gbit/s. Posteriormente, se agregaron  velocidades más altas de hasta 800 Gbit/s ( a partir de 2025). La escalabilidad de Ethernet ha sido un factor que ha contribuido a su uso continuado. ^{[ 58 ]} En las décadas de 1980 y 1990, a medida que los sistemas embebidos adquirían mayor importancia en fábricas, automóviles y aviones, se desarrollaron protocolos de red para permitir la comunicación entre las computadoras embebidas. A finales de la década de 1990 y en la década de 2000, la computación ubicua y el Internet de las cosas se popularizaron. ^{[ 61 ] [ 62 ]}

En 1960, el sistema de reservas de aerolíneas comerciales semiautomático de investigación empresarial (SABRE) se puso en línea con dos mainframes conectados . En 1965, Western Electric presentó el primer conmutador telefónico de uso generalizado que implementó el control informático en la estructura de conmutación. En 1972, los servicios comerciales se implementaron por primera vez en redes de datos públicas experimentales en Europa. ^{[ 63 ] [ 64 ]} Las redes de datos públicas en Europa, América del Norte y Japón comenzaron a usar X.25 a finales de la década de 1970 y se interconectaron con X.75 . ^{[ 19 ]} Esta infraestructura subyacente se utilizó para expandir las redes TCP/IP en la década de 1980. ^{[ 65 ]} En 1977, GTE implementó la primera red de fibra de larga distancia en Long Beach, California.

Los medios de transmisión utilizados para conectar dispositivos y formar una red informática incluyen cable eléctrico , fibra óptica y espacio libre . En el modelo OSI , el software para gestionar estos medios se define en las capas 1 y 2: la capa física y la capa de enlace de datos. Algunos ejemplos comunes de tecnologías de red son:

• Ethernet es una familia de tecnologías de red ampliamente adoptada que utiliza medios de cobre y fibra en redes de área local (LAN). Los estándares de protocolo y medios que permiten la comunicación entre dispositivos en red a través de Ethernet están definidos por IEEE 802.3 .
• Estándares de redes LAN inalámbricas, que utilizan ondas de radio . Algunos estándares utilizan señales infrarrojas como medio de transmisión.
• La comunicación por línea eléctrica utiliza el cableado eléctrico de un edificio para transmitir datos.

Cableado

En las redes informáticas se utilizan las siguientes clases de tecnologías cableadas.

• El cable coaxial se utiliza ampliamente en sistemas de televisión por cable, edificios de oficinas y otros lugares de trabajo para redes de área local. La velocidad de transmisión oscila entre 200 millones de bits por segundo y más de 500 millones de bits por segundo.
• La tecnología ITU-T G.hn utiliza el cableado doméstico existente ( cable coaxial , líneas telefónicas y líneas eléctricas ) para crear una red de área local de alta velocidad.
• El cableado de par trenzado se utiliza para Ethernet cableada y otros estándares. Generalmente consta de cuatro pares de cables de cobre que se pueden usar tanto para la transmisión de voz como de datos. El uso de dos cables trenzados ayuda a reducir la diafonía y la inducción electromagnética . La velocidad de transmisión oscila entre 2  Mbit/s y 10  Gbit/s. El cableado de par trenzado se presenta en dos formas: par trenzado sin blindaje (UTP) y par trenzado blindado (STP). Cada forma se presenta en varias categorías de clasificación , diseñadas para su uso en diversos escenarios.

• Una fibra óptica es una fibra de vidrio que transporta pulsos de luz que representan datos mediante láseres y amplificadores ópticos . Algunas ventajas de las fibras ópticas sobre los cables metálicos son la muy baja pérdida de transmisión y la inmunidad a las interferencias eléctricas. Mediante la multiplexación por división de longitud de onda densa (DDM), las fibras ópticas pueden transportar simultáneamente múltiples flujos de datos en diferentes longitudes de onda de luz, lo que aumenta considerablemente la velocidad de transmisión de datos hasta billones de bits por segundo. Las fibras ópticas se pueden utilizar para largos tramos de cable que transportan velocidades de datos muy altas, y se utilizan en cables de comunicaciones submarinas para interconectar continentes. Existen dos tipos básicos de fibra óptica: fibra óptica monomodo (SMF) y fibra óptica multimodo (MMF). ^{[ 66 ]}

Inalámbrico

Las conexiones de red pueden establecerse de forma inalámbrica mediante radio u otros medios de comunicación electromagnéticos.

• Microondas terrestres  : La comunicación por microondas terrestres utiliza transmisores y receptores terrestres similares a antenas parabólicas. Las microondas terrestres operan en el rango de los gigahercios bajos, lo que limita todas las comunicaciones a la línea de visión. Las estaciones repetidoras están separadas aproximadamente 64 km (40 millas ) . 
• Satélites de comunicaciones  : Los satélites también se comunican mediante microondas. Estos satélites se encuentran en órbita geoestacionaria, generalmente a 35 400 km (22 000 millas) sobre el ecuador. Estos sistemas en órbita terrestre son capaces de recibir y retransmitir señales de voz, datos y televisión.  
• Las redes celulares utilizan varias tecnologías de radiocomunicación. Los sistemas dividen la región cubierta en múltiples áreas geográficas. Cada área es atendida por un transceptor de baja potencia .
• Tecnologías de radio y espectro ensanchado  : las redes LAN inalámbricas utilizan una tecnología de radio de alta frecuencia similar a la telefonía celular digital. Estas redes emplean la tecnología de espectro ensanchado para permitir la comunicación entre múltiples dispositivos en un área limitada. El estándar IEEE 802.11 define una variante común de tecnología inalámbrica de ondas de radio de estándares abiertos conocida como Wi-Fi .
• La comunicación óptica en espacio libre utiliza luz visible o invisible para las comunicaciones. En la mayoría de los casos, se emplea la propagación por línea de visión , lo que limita la ubicación física de los dispositivos de comunicación.
• Extender Internet a dimensiones interplanetarias mediante ondas de radio y medios ópticos, la Internet interplanetaria . ^{[ 67 ]}
• IP sobre transportadores aviares fue una solicitud de comentarios humorística del Día de los Inocentes , emitida como RFC 1149. Se implementó en la vida real en 2001. ^{[ 68 ]} 

Los dos últimos casos presentan un gran tiempo de retardo de ida y vuelta , lo que resulta en una comunicación bidireccional lenta , pero no impide el envío de grandes cantidades de información (pueden tener un alto rendimiento).

Además de los medios de transmisión físicos, las redes se construyen a partir de otros componentes básicos del sistema, como controladores de interfaz de red , repetidores , concentradores , puentes , conmutadores , enrutadores , módems y cortafuegos . Un equipo en particular suele contener varios componentes y, por lo tanto, puede desempeñar múltiples funciones.

Interfaces de red

Un controlador de interfaz de red (NIC) es un componente de hardware que conecta la computadora a la red y tiene la capacidad de procesar información de red de bajo nivel. Por ejemplo, el NIC puede tener un conector para enchufar un cable o una antena para la transmisión y recepción inalámbrica, así como los circuitos asociados.

En las redes Ethernet, cada tarjeta de red (NIC) tiene una dirección MAC (Control de Acceso al Medio) única , que generalmente se almacena en la memoria permanente del controlador. Para evitar conflictos de direcciones entre dispositivos de red, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) mantiene y administra la unicidad de las direcciones MAC. El tamaño de una dirección MAC de Ethernet es de seis octetos . Los tres octetos más significativos están reservados para identificar a los fabricantes de las tarjetas de red. Estos fabricantes, utilizando únicamente sus prefijos asignados, asignan de forma única los tres octetos menos significativos de cada interfaz Ethernet que producen.

Enrutadores

Un enrutador es un dispositivo de interconexión de redes que reenvía paquetes entre redes procesando la información de direccionamiento o enrutamiento que contienen. Esta información se procesa a menudo junto con la tabla de enrutamiento . Un enrutador utiliza su tabla de enrutamiento para determinar a dónde reenviar los paquetes y no requiere la difusión de paquetes, que resulta ineficiente para redes muy grandes.

Cortafuegos

Un cortafuegos es un dispositivo o software de red que controla la seguridad y las reglas de acceso a la red. Los cortafuegos se insertan en las conexiones entre redes internas seguras y redes externas potencialmente inseguras, como Internet. Generalmente, se configuran para rechazar las solicitudes de acceso de fuentes no reconocidas y permitir las acciones de fuentes reconocidas. El papel fundamental que desempeñan los cortafuegos en la seguridad de la red crece a la par del constante aumento de los ciberataques .

Un protocolo de comunicación es un conjunto de reglas para intercambiar información a través de una red. Los protocolos de comunicación tienen diversas características, como ser orientados a la conexión o sin conexión , o utilizar conmutación de circuitos o de paquetes .

En una pila de protocolos , a menudo construida según el modelo OSI , las funciones de comunicación se dividen en capas de protocolo, donde cada capa aprovecha los servicios de la capa inferior hasta que la capa más baja controla el hardware que envía información a través del medio. El uso de capas de protocolo es omnipresente en el campo de las redes informáticas. Un ejemplo importante de pila de protocolos es HTTP , el protocolo de la World Wide Web . HTTP se ejecuta sobre TCP sobre IP , los protocolos de Internet, que a su vez se ejecutan sobre IEEE 802.11 , el protocolo Wi-Fi. Esta pila se utiliza entre un enrutador inalámbrico y una computadora personal al acceder a la web.

La mayoría de las redes informáticas modernas utilizan protocolos basados ​​en la transmisión por paquetes . Un paquete de red es una unidad formateada de datos que se transmite a través de una red de conmutación de paquetes .

Los paquetes constan de dos tipos de datos: información de control y datos de usuario (carga útil). La información de control proporciona los datos que la red necesita para entregar los datos de usuario, como las direcciones de red de origen y destino , los códigos de detección de errores y la información de secuenciación. Normalmente, la información de control se encuentra en las cabeceras y los pies de página de los paquetes , con los datos de carga útil intercalados.

Con los paquetes, el ancho de banda del medio de transmisión se puede compartir mejor entre los usuarios que si la red utilizara conmutación de circuitos . Cuando un usuario no envía paquetes, el enlace puede llenarse con paquetes de otros usuarios, lo que permite compartir el coste con relativamente poca interferencia, siempre que el enlace no se sobrecargue. A menudo, la ruta que un paquete debe seguir a través de la red no está disponible de inmediato. En ese caso, el paquete se pone en cola y espera hasta que un enlace esté libre.

Las tecnologías de enlace físico de las redes de paquetes suelen limitar el tamaño de los paquetes a una unidad de transmisión máxima (MTU). Un mensaje largo puede fragmentarse antes de su transmisión y, una vez que llegan los paquetes, se vuelven a ensamblar para reconstruir el mensaje original.

El enrutamiento es el proceso de seleccionar rutas de red para transportar el tráfico de red. El enrutamiento se realiza en muchos tipos de redes, incluidas las redes de conmutación de circuitos y las redes de conmutación de paquetes.

En las redes de conmutación de paquetes, los protocolos de enrutamiento dirigen el reenvío de paquetes a través de nodos intermedios. Estos nodos suelen ser dispositivos de hardware de red, como enrutadores, puentes, pasarelas, cortafuegos o conmutadores. Los ordenadores de propósito general también pueden reenviar paquetes y realizar el enrutamiento, aunque, al carecer de hardware especializado, su rendimiento puede ser limitado. El proceso de enrutamiento dirige el reenvío basándose en tablas de enrutamiento , que mantienen un registro de las rutas a los distintos destinos de la red. La mayoría de los algoritmos de enrutamiento utilizan solo una ruta de red a la vez. Las técnicas de enrutamiento multipath permiten el uso de múltiples rutas alternativas.

El enrutamiento se diferencia del puenteo en que ambos parten de la premisa de que las direcciones de red están estructuradas y que las direcciones similares implican proximidad dentro de la red. Las direcciones estructuradas permiten que una única entrada en la tabla de enrutamiento represente la ruta a un grupo de dispositivos. En redes grandes, el direccionamiento estructurado utilizado por los enrutadores ofrece un mejor rendimiento que el direccionamiento no estructurado utilizado en el puenteo. En Internet se utilizan direcciones IP estructuradas, mientras que en Ethernet y redes de área local similares se utilizan direcciones MAC no estructuradas.

La ubicación física o geográfica de los nodos y enlaces de una red generalmente tiene un efecto relativamente pequeño, pero la topología de las interconexiones puede afectar significativamente su rendimiento y fiabilidad. En muchas tecnologías, como las redes en bus o en estrella, un solo fallo puede provocar la caída total de la red. En general, cuantas más interconexiones haya, más robusta será la red; pero también más costosa será su instalación. Por lo tanto, la mayoría de los diagramas de red se organizan según su topología , que es el mapa de las interconexiones lógicas de los hosts de la red.

Las topologías comunes son:

• Red de bus : todos los nodos están conectados a un medio común. Este era el diseño utilizado en la Ethernet original , denominada 10BASE5 y 10BASE2 . Esta sigue siendo una topología común en la capa de enlace de datos , aunque las variantes modernas de la capa física utilizan enlaces punto a punto , formando una estrella o un árbol.
• Red en estrella : todos los nodos están conectados a un nodo central especial. Este es el diseño típico que se encuentra en una pequeña LAN Ethernet conmutada , donde cada cliente se conecta a un conmutador de red central, y lógicamente en una LAN inalámbrica , donde cada cliente inalámbrico se asocia con el punto de acceso inalámbrico central .
• Red en anillo : cada nodo está conectado a sus nodos vecinos izquierdo y derecho, de manera que todos los nodos están conectados y cada nodo puede alcanzar a cualquier otro nodo atravesándolos hacia la izquierda o hacia la derecha. Las redes Token Ring y la interfaz de datos distribuidos por fibra (FDDI) utilizan esta topología.
• Red de malla : cada nodo está conectado a un número arbitrario de vecinos de tal manera que existe al menos un recorrido desde cualquier nodo a cualquier otro.
• Red totalmente conectada : cada nodo está conectado a todos los demás nodos de la red.
• Red en árbol : los nodos están organizados jerárquicamente. Esta es la topología natural para una red Ethernet grande con múltiples conmutadores y sin malla redundante.

La disposición física de los nodos en una red no siempre refleja su topología. Por ejemplo, en FDDI , la topología de red es en anillo, pero la topología física suele ser en estrella, ya que todas las conexiones vecinas pueden enrutarse a través de una ubicación física central. Sin embargo, la disposición física no es del todo irrelevante, puesto que la ubicación común de conductos y equipos puede representar puntos únicos de fallo debido a problemas como incendios, cortes de energía e inundaciones.

Red superpuesta

Una red superpuesta es una red virtual construida sobre otra red. Los nodos de la red superpuesta están conectados mediante enlaces virtuales o lógicos. Cada enlace corresponde a una ruta, posiblemente a través de múltiples enlaces físicos, en la red subyacente. La topología de la red superpuesta puede diferir (y a menudo difiere) de la de la red subyacente. Por ejemplo, muchas redes peer-to-peer son redes superpuestas. Se organizan como nodos de un sistema virtual de enlaces que se ejecutan sobre Internet . ^{[ 75 ]}

Las redes superpuestas se han utilizado desde los inicios de las redes, cuando los ordenadores se conectaban mediante líneas telefónicas utilizando módems, incluso antes de que se desarrollaran las redes de datos.

El ejemplo más llamativo de una red superpuesta es Internet. Internet se construyó inicialmente como una superposición sobre la red telefónica . ^{[ 75 ]} Incluso hoy en día, cada nodo de Internet puede comunicarse con prácticamente cualquier otro a través de una malla subyacente de subredes con topologías y tecnologías muy diferentes. La resolución de direcciones y el enrutamiento son los medios que permiten mapear una red superpuesta IP totalmente conectada a su red subyacente.

Otro ejemplo de red superpuesta es una tabla hash distribuida , que asigna claves a nodos de la red. En este caso, la red subyacente es una red IP, y la red superpuesta es una tabla (en realidad, un mapa ) indexada por claves.

También se han propuesto redes superpuestas como una forma de mejorar el enrutamiento de Internet, por ejemplo, mediante garantías de calidad de servicio para lograr una transmisión de contenido multimedia de mayor calidad . Propuestas anteriores como IntServ , DiffServ y multidifusión IP no han tenido una amplia aceptación, principalmente porque requieren la modificación de todos los enrutadores de la red. Por otro lado, una red superpuesta se puede implementar de forma incremental en los hosts finales que ejecutan el software del protocolo superpuesto, sin la cooperación de los proveedores de servicios de Internet . La red superpuesta no tiene control sobre cómo se enrutan los paquetes en la red subyacente entre dos nodos superpuestos, pero puede controlar, por ejemplo, la secuencia de nodos superpuestos que atraviesa un mensaje antes de llegar a su destino .

Por ejemplo, Akamai Technologies gestiona una red superpuesta que proporciona una entrega de contenido fiable y eficiente (un tipo de multidifusión ). La investigación académica incluye estudios sobre multidifusión en sistemas finales, enrutamiento resiliente y calidad de servicio, entre otros.

Las redes pueden caracterizarse por diversas propiedades o características, como la capacidad física, el propósito organizacional, la autorización de usuarios, los derechos de acceso, entre otras. Otro método de clasificación distinto se basa en la extensión física o la escala geográfica.

Una intranet es una comunidad de interés bajo administración privada, generalmente por parte de una empresa, y solo es accesible para usuarios autorizados (por ejemplo, empleados). ^{[ 82 ]} Las intranets no tienen que estar conectadas a Internet, pero generalmente tienen una conexión limitada. Una extranet es una extensión de una intranet que permite comunicaciones seguras con usuarios fuera de la intranet (por ejemplo, socios comerciales, clientes). ^{[ 82 ]}

Las redes suelen ser gestionadas por las organizaciones propietarias. Las redes empresariales privadas pueden utilizar una combinación de intranets y extranets. También pueden proporcionar acceso a Internet, que no tiene un único propietario y permite una conectividad global prácticamente ilimitada.

Internet

Una interconexión de redes informáticas es la unión de varios tipos diferentes de redes informáticas para formar una única red informática utilizando protocolos de red de capa superior y conectándolas entre sí mediante enrutadores.

Internet es el mayor ejemplo de interconexión de redes. Se trata de un sistema global de redes informáticas interconectadas, que abarca sectores gubernamentales, académicos, corporativos, públicos y privados. Se basa en las tecnologías de red del conjunto de protocolos de Internet. Es la sucesora de la Red de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPANET), desarrollada por DARPA del Departamento de Defensa de los Estados Unidos . Internet utiliza comunicaciones de cobre y una red troncal óptica para posibilitar la World Wide Web (WWW), el Internet de las cosas , la transmisión de vídeo y una amplia gama de servicios de información.

Los usuarios de Internet utilizan una amplia variedad de métodos, que incluyen cientos de protocolos documentados y, a menudo, estandarizados, compatibles con el conjunto de protocolos de Internet y el sistema de direccionamiento IP administrado por la Autoridad de Números Asignados de Internet (INA) y los registros de direcciones . Los proveedores de servicios y las grandes empresas intercambian información sobre la accesibilidad de sus espacios de direcciones a través del Protocolo de Puerta de Enlace Fronteriza (BGP), formando una red mundial redundante de rutas de transmisión.

El ancho de banda en bits/s puede referirse al ancho de banda consumido, que corresponde al rendimiento alcanzado o rendimiento efectivo , es decir, la tasa promedio de transferencia de datos exitosa a través de una ruta de comunicación. El rendimiento se ve afectado por procesos como la conformación del ancho de banda , la gestión del ancho de banda , la limitación del ancho de banda , el límite del ancho de banda y la asignación del ancho de banda (utilizando, por ejemplo, un protocolo de asignación de ancho de banda y una asignación dinámica del ancho de banda ).

El retardo de red es una característica de diseño y rendimiento de una red de telecomunicaciones . Especifica la latencia que tarda un bit de datos en viajar a través de la red desde un punto final de comunicación a otro. El retardo puede variar ligeramente según la ubicación del par de puntos finales de comunicación. Los ingenieros suelen informar tanto del retardo máximo como del retardo promedio, y dividen el retardo en varios componentes, cuya suma constituye el retardo total.

• Retraso de procesamiento : tiempo que tarda un enrutador en procesar el encabezado del paquete. 
• Retraso en la cola : tiempo que el paquete permanece en las colas de enrutamiento. 
• Retardo de transmisión : tiempo que tarda en enviarse los bits del paquete a través del enlace. 
• Retardo de propagación : tiempo que tarda una señal en propagarse a través del medio. 

Las señales experimentan un cierto nivel mínimo de retardo debido al tiempo que tarda en transmitirse un paquete en serie a través de un enlace . Este retardo se ve incrementado por niveles de retardo más variables debido a la congestión de la red . Los retardos en las redes IP pueden variar desde menos de un microsegundo hasta varios cientos de milisegundos.

Los parámetros que suelen afectar al rendimiento incluyen el rendimiento , la fluctuación , la tasa de error de bits y la latencia.

En las redes de conmutación de circuitos, el rendimiento de la red es sinónimo del grado de servicio . El número de llamadas rechazadas es una medida de qué tan bien se desempeña la red bajo cargas de tráfico elevadas. ^{[ 89 ]} Otros tipos de medidas de rendimiento pueden incluir el nivel de ruido y eco.

En una red de modo de transferencia asíncrona (ATM), el rendimiento se puede medir mediante la velocidad de línea, la calidad del servicio (QoS), el rendimiento de datos, el tiempo de conexión, la estabilidad, la tecnología, la técnica de modulación y las mejoras del módem.

Existen muchas maneras de medir el rendimiento de una red, ya que cada red es diferente en naturaleza y diseño. El rendimiento también puede modelarse en lugar de medirse. Por ejemplo, los diagramas de transición de estados se utilizan a menudo para modelar el rendimiento de las colas en una red de conmutación de circuitos. El planificador de la red utiliza estos diagramas para analizar el rendimiento de la red en cada estado, asegurando así un diseño óptimo. ^{[ 90 ]}

La congestión de la red se produce cuando un enlace o nodo soporta una carga de datos superior a su capacidad, lo que provoca un deterioro en la calidad del servicio. Cuando las redes se congestionan y las colas se llenan demasiado, se descartan paquetes y los participantes deben recurrir a la retransmisión para mantener una comunicación fiable . Los efectos típicos de la congestión incluyen retrasos en las colas , pérdida de paquetes o el bloqueo de nuevas conexiones. Como consecuencia de estos dos últimos problemas, los incrementos graduales en la carga ofrecida conllevan un aumento mínimo del rendimiento de la red o incluso una posible reducción del mismo.

Los protocolos de red que utilizan retransmisiones agresivas para compensar la pérdida de paquetes tienden a mantener los sistemas en un estado de congestión de red incluso después de que la carga inicial se reduzca a un nivel que normalmente no la provocaría. Por lo tanto, las redes que utilizan estos protocolos pueden presentar dos estados estables bajo el mismo nivel de carga. El estado estable con bajo rendimiento se conoce como colapso congestivo .

Las redes modernas emplean técnicas de control de congestión , prevención de congestión y control de tráfico , donde los dispositivos finales suelen ralentizar o incluso detener por completo la transmisión cuando la red está congestionada para intentar evitar el colapso por congestión. Algunas técnicas específicas incluyen: retroceso exponencial en protocolos como CSMA/CA de 802.11 y Ethernet original, reducción de ventana en TCP y colas equitativas en dispositivos como enrutadores.

Otro método para evitar los efectos negativos de la congestión de la red es implementar esquemas de prioridad de calidad de servicio que permitan que el tráfico seleccionado evite la congestión. Los esquemas de prioridad no resuelven la congestión de la red por sí solos, pero ayudan a mitigar sus efectos en los servicios críticos. Un tercer método para evitar la congestión de la red es la asignación explícita de recursos de red a flujos específicos. Un ejemplo de esto es el uso de Oportunidades de Transmisión Sin Contención (CFTXOP) en el estándar de redes domésticas ITU-T G.hn.

En lo que respecta a Internet, el RFC 2914 aborda en detalle el tema del control de la congestión. 

La resiliencia de la red es "la capacidad de proporcionar y mantener un nivel de servicio aceptable frente a fallas y desafíos al funcionamiento normal". ^{[ 91 ]}

La seguridad de la red consiste en disposiciones y políticas adoptadas por el administrador de la red para prevenir y monitorear el acceso no autorizado , el uso indebido, la modificación o la denegación de la red informática y sus recursos accesibles a través de ella. ^{[ 92 ]} La seguridad de la red se utiliza en diversas redes informáticas, tanto públicas como privadas, para proteger las transacciones y comunicaciones diarias entre empresas, agencias gubernamentales e individuos.

La vigilancia de redes consiste en el monitoreo de los datos que se transfieren a través de redes informáticas como Internet. Este monitoreo suele realizarse de forma subrepticia y puede ser llevado a cabo por o a instancias de gobiernos, corporaciones, organizaciones criminales o particulares. Su legalidad es incierta y puede requerir o no la autorización de un tribunal u otro organismo independiente.

Los programas de vigilancia informática y de redes están muy extendidos hoy en día, y casi todo el tráfico de Internet es o podría ser monitorizado en busca de indicios de actividades ilegales.

La vigilancia es muy útil para los gobiernos y las fuerzas del orden para mantener el control social , reconocer y monitorear amenazas, y prevenir o investigar actividades delictivas . Con la llegada de programas como el Programa de Conciencia de Información Total , tecnologías como computadoras de vigilancia de alta velocidad y software biométrico , y leyes como la Ley de Asistencia en Comunicaciones para las Fuerzas del Orden , los gobiernos ahora poseen una capacidad sin precedentes para monitorear las actividades de los ciudadanos. ^{[ 93 ]}

Sin embargo, muchos grupos de derechos civiles y de privacidad —como Reporteros Sin Fronteras , la Electronic Frontier Foundation y la Unión Estadounidense por las Libertades Civiles— han expresado su preocupación de que el aumento de la vigilancia de los ciudadanos pueda conducir a una sociedad de vigilancia masiva , con libertades políticas y personales limitadas. Estos temores han dado lugar a demandas como la de Hepting contra AT&T . ^{[ 93 ] [ 94 ]} El grupo de hacktivistas Anonymous ha pirateado sitios web gubernamentales en protesta por lo que considera una «vigilancia draconiana». ^{[ 95 ] [ 96 ]}

El cifrado de extremo a extremo (E2EE) es un paradigma de comunicaciones digitales que garantiza la protección ininterrumpida de los datos que viajan entre dos partes comunicantes. Consiste en que la parte que origina el mensaje cifre los datos para que solo el destinatario previsto pueda descifrarlos, sin depender de terceros. El cifrado de extremo a extremo impide que intermediarios, como proveedores de servicios de Internet o proveedores de servicios de aplicaciones , lean o manipulen las comunicaciones. En general, el cifrado de extremo a extremo protege tanto la confidencialidad como la integridad de los datos .

Algunos ejemplos de cifrado de extremo a extremo son HTTPS para el tráfico web, PGP para el correo electrónico , OTR para la mensajería instantánea , ZRTP para la telefonía y TETRA para la radio.

Los sistemas de comunicación típicos basados ​​en servidores no incluyen cifrado de extremo a extremo. Estos sistemas solo garantizan la protección de las comunicaciones entre clientes y servidores , no entre las partes que se comunican. Ejemplos de sistemas sin cifrado de extremo a extremo son Google Talk , Yahoo Messenger , Facebook y Dropbox .

El paradigma de cifrado de extremo a extremo no aborda directamente los riesgos en los puntos finales de la comunicación, como la explotación técnica de los clientes , los generadores de números aleatorios de baja calidad o el depósito de claves . El cifrado de extremo a extremo tampoco aborda el análisis del tráfico , que se relaciona con aspectos como la identidad de los puntos finales y la cantidad y el tiempo de envío de los mensajes.

La introducción y el rápido crecimiento del comercio electrónico en la World Wide Web a mediados de la década de 1990 hicieron evidente la necesidad de algún tipo de autenticación y cifrado. Netscape fue pionero en la creación de un nuevo estándar. En aquel entonces, el navegador web dominante era Netscape Navigator . Netscape creó un estándar llamado Secure Socket Layer (SSL). SSL requiere un servidor con un certificado. Cuando un cliente solicita acceso a un servidor protegido con SSL, el servidor envía una copia del certificado al cliente. El cliente SSL verifica este certificado (todos los navegadores web incluyen una lista exhaustiva de certificados raíz precargados) y, si el certificado es válido, el servidor se autentica y el cliente negocia un cifrado de clave simétrica para su uso en la sesión. La sesión se establece entonces en un túnel cifrado muy seguro entre el servidor SSL y el cliente SSL. ^{[ 66 ]}

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