Abstracciones de Internet y protocolos abiertos
En esta página, aprenderás sobre los estándares de comunicación utilizados en Internet y cómo funcionan juntos.
CSN-1.B.3, CSN-1.C.1
- Un protocolo (protocol) es un conjunto de reglas que especifican el comportamiento de un sistema.
- Una dirección IP (IP address) es un número único asignado a cada dispositivo en una red informática.
- Un paquete (packet) es una pequeña porción de cualquier tipo de datos (texto, números, listas, etc.) y metadatos (información sobre los datos) que se transmiten a través de Internet como un flujo de datos.
- La conmutación de paquetes (packet switching) significa que Internet envía breves ráfagas de información, no largas cadenas continuas.
Vint Cerf (nacido en 1943) es un pionero de Internet de EE. UU. y es reconocido como uno de "los padres de Internet". Vint Cerf, junto con Bob Kahn, codesarrolló TCP/IP, un marco para organizar el conjunto de protocolos de comunicación utilizados en Internet y redes informáticas similares. Cerf también ha sido miembro de la Junta de Síndicos de la Gallaudet University, una universidad para la educación de personas sordas y con dificultades auditivas. Cerf mismo tiene dificultades auditivas y utiliza audífonos.
Artículo: Alza la voz: la tecnología ha transformado la comunidad sorda (en inglés)
Hay miles de millones de dispositivos conectados a Internet y cientos de diferentes tipos de dispositivos: computadoras portátiles, tabletas, teléfonos, refrigeradores inteligentes, lectores de tarjetas de crédito portátiles, etc. ¿Cómo saben todos cómo encontrar y hablar entre sí? Los protocolos (estándares de comunicación) garantizan que la variedad de dispositivos interactúen entre sí sin problemas.
Cada dispositivo en Internet tiene una dirección de Protocolo de Internet (IP, por sus siglas en inglés) única (o más de una, si es un enrutador o router), como una dirección postal o de correo electrónico. El Protocolo de Internet especifica cómo un enrutador maneja una solicitud de una dirección IP diferente. Cada enrutador conoce el diseño de su vecindario específico de Internet y sabe de qué manera enviar cada mensaje para acercarlo un poco más a su destino. El hecho de que cada enrutador no tenga que conocer las direcciones de Internet completa mejora la escalabilidad.
Cuando transmite datos a través de Internet, el programa IP de tu computadora divide los datos en paquetes que envía individualmente. Este proceso es lo que hace que Internet sea una red de conmutación de paquetes.
CSN-1.C.2, CSN-1.C.3
Internet es bastante confiable, pero de vez en cuando se pierde un paquete y los dispositivos en Internet deben tolerar estas fallas. Una forma de tolerar las fallas es no preocuparse (si pierde un fotograma de un video, no importa). Otra forma (llamada Protocolo de control de transmisión o TCP, por sus siglas en inglés) es seguir enviando paquetes hasta que se reconozca que se recibieron correctamente. Dado que los paquetes pueden viajar por diferentes caminos, pueden llegar desordenados; ya pesar de la redundancia de Internet, es posible que algunos no lleguen. TCP garantiza una transmisión de datos confiable haciendo un seguimiento de los paquetes que se han recibido correctamente, reenviando los que se han perdido o dañado y especificando el orden para rensamblar los datos en el otro extremo.
TCP/IP son un par de protocolos que proporcionan dos niveles de abstracción:
- El Protocolo de Internet o IP (Internet Protocol) permite que tu computadora finja que tiene una conexión directa a otra computadora. Los enrutadores en cada punto de conexión en Internet ejecutan una IP, que transmite paquetes de una dirección IP a otra.
- El Protocolo de control de transmisión o TCP (Transmission Control Protocol) permite que tu computadora finja que tiene una conexión confiable con la otra computadora. Las computadoras (incluidos los servidores) en los dos puntos finales de una comunicación ejecutan el TCP, lo que garantiza que los datos lleguen con éxito.
CSN-1.C
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Describe cómo se envían los datos a través de Internet a través de paquetes. 
Jerarquía de abstracción de Internet
CSN-1.D.2 (under "Application Layer Protocols")
CSN-1.C-4
Protocolos de ejemplo para cada capa:
Capa de aplicación: los navegadores usan HTTP (protocolo de transferencia de hipertexto) para interpretar las instrucciones HTML para formatear páginas web. El Sistema de nombres de dominio (DNS, por sus siglas en inglés) convierte nombres de host fáciles de usar (como edc.org o berkeley.edu) en direcciones IP. Puede que tu aplicación de correo electrónico use un Protocolo simple de transferencia de correo (SMPT, por sus siglas en inglés) y un Protocolo de acceso a mensajes de Internet (IMAP, por sus siglas en inglés) para leer el correo electrónico.
Capa de transporte: Un Protocolo de control de transmisión (TCP, por sus siglas en inglés) simula una conexión confiable a largo plazo entre dos computadoras al mostrar los datos solo una vez que han llegado todos los paquetes. Cuando la velocidad es más importante que la precisión, como en la transmisión de video en tiempo real, las personas usan un Protocolo de datagramas de usuario (UPD, por sus siglas en inglés).
Capa de Internet: cada dispositivo en Internet necesita una dirección IP para que otros dispositivos puedan encontrarlo. Los enrutadores utilizan protocolos de capa de Internet para detectar y solucionar la congestión de la red.
Hardware de interfaz de red: puedes conectarse a Internet con un cable Ethernet o quizás con una antena de radio Wi-Fi dentro de la carcasa de tu computadora. Cualquiera conecta las computadoras a un enrutador de red local que luego se conecta a un proveedor de servicios de Internet (ISP, por sus siglas en inglés). Los teléfonos móviles utilizan una conexión celular de mayor alcance con un operador de telefonía.
¡Hay muchos protocolos! Internet se diseñó con varias capas de abstracción que clasifican los protocolos según la parte del proceso que admiten. Esta jerarquía de abstracciones gestiona la complejidad de Internet ocultando los detalles de los niveles inferiores del sistema:
- Los protocolos de capa de aplicación (como HTTP) son el nivel más alto de abstracción porque administran cómo se interpretan y muestran los datos a los usuarios. Estos protocolos dan significado a los bits enviados por protocolos de nivel inferior; las computadoras del usuario y del servidor deben estar de acuerdo con el significado de los bits, y los protocolos de aplicación consiguen que esto ocurra.
- Los protocolos de la capa de transporte (como TCP) gestionan el desglose de un mensaje en paquetes para ser transmitidos por protocolos de nivel inferior, así como la reconstrucción del mensaje a partir de los paquetes a su llegada.
- Los protocolos de capa de Internet (como IP) gestionan las rutas por las que viajan los paquetes de datos a través de las redes. Estos protocolos proporcionan una abstracción de Internet como una gran red, aunque la realidad física en el nivel inferior es una de muchas subredes.
- Hardware de interfaz de red (protocolos de capa de enlace como Wi-Fi): gestiona la conexión entre un dispositivo de Internet y su red local. Estos protocolos locales son los menos abstractos porque se comunican directamente con tu hardware físico.
CSN-1.B.4 (paragraph about "open standards")
Todos estos son estándares abiertos: cualquiera puede buscar un protocolo y codificar con él para crear nuevo hardware o software sin el permiso de nadie. Internet es probablemente el artefacto más grande y complicado de la historia humana y depende de la cooperación. A pesar de los intentos de algunos gobiernos de censurar la red, el panorama general es de un fuerte espíritu cooperativo.
¿Por qué preocuparse por los estándares abiertos?
- Tu teléfono celular del operador T-Mobile puede comunicarse con el teléfono de Verizon de tu amigo.
- Puedes enviar un correo electrónico a alguien en un país que se considera enemigo de tu país (desde EE. UU. hasta Irán, por ejemplo).
- Un ingeniero de Microsoft puede leer una página web en Apple aunque sus empresas sean competidoras.
Antes de Internet, había varios protocolos de red diferentes que eran secretos y pertenecían a fabricantes particulares. Entonces, si tenías una marca particular de computadora o enrutador, solo podías comunicarte con otras computadoras de la misma marca.
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Explica cómo cada uno de estos protocolos es una abstracción. ¿Qué detalles esconde cada uno?
- HTTP (protocolo de transferencia de hipertexto): el protocolo que utiliza tu navegador para acceder a una página web HTML
- TCP (Protocolo de control de transmisión): el protocolo que garantiza una transmisión confiable de datos
- IP (Protocolo de Internet): el protocolo de direccionamiento jerárquico que administra el enrutamiento de datos entre computadoras
CSN-1.B
- Localiza tus descripciones de cómo las personas se conectan a Internet (de la página 1), cómo se conectan los dispositivos dentro de una red (de la página 2), cómo y por qué Internet es tolerante a fallas (de la página 2) y cómo funciona TCP/IP (de la página 3). Combina tus descripciones en un documento breve sobre cómo funciona Internet.
