Conceptos básicos de redes de telecomunicaciones

Las redes de telecomunicaciones son el núcleo de nuestra conectividad en la vida moderna. Desde enviar un mensaje de texto hasta realizar una videollamada internacional, estas redes facilitan las comunicaciones instantáneas a través de dispositivos. Sin estas infraestructuras, nuestra sociedad digital sería inconcebible.

¿Para qué se usan las redes de telecomunicaciones en el mundo real?

Las redes de telecomunicaciones están presentes en casi todos los aspectos de la vida moderna, facilitando operaciones y servicios en diversas industrias. A continuación, exploramos cómo se aplican estas tecnologías en distintos sectores clave:

Salud: Transformación Digital de la Atención Médica

En el sector de la salud, las redes de telecomunicaciones han revolucionado la forma en que se brinda la atención médica. Por ejemplo, los hospitales utilizan redes de alta velocidad para transmitir imágenes médicas, como tomografías y resonancias magnéticas, a especialistas ubicados en diferentes lugares. Esta capacidad para compartir datos en tiempo real permite diagnósticos más rápidos y tratamientos más precisos. Además, las redes permiten la monitorización remota de pacientes a través de dispositivos conectados, lo que reduce la necesidad de hospitalización y mejora la calidad de vida de los pacientes crónicos.

Educación: Aulas Virtuales y Aprendizaje a Distancia

En la educación, las redes de telecomunicaciones han permitido la creación de aulas virtuales, donde los estudiantes pueden acceder a recursos de aprendizaje desde cualquier lugar del mundo. Las universidades y escuelas utilizan plataformas de videoconferencia y aprendizaje en línea que dependen de redes robustas para ofrecer clases en tiempo real y materiales didácticos interactivos. Esto ha democratizado el acceso a la educación, permitiendo que personas en áreas remotas accedan a cursos y programas de instituciones de renombre mundial.

Comercio Electrónico: Backbone de las Transacciones Globales

El comercio electrónico es otro sector que depende en gran medida de las redes de telecomunicaciones. Las tiendas online utilizan redes seguras para procesar transacciones financieras, gestionar inventarios en tiempo real y mantener la comunicación constante con proveedores y clientes. La confiabilidad y la velocidad de estas redes son críticas para garantizar que los pedidos se procesen de manera eficiente y que las experiencias de los clientes sean fluidas. Por ejemplo, durante eventos de ventas masivas como el Black Friday, las redes deben manejar picos de tráfico sin sufrir caídas, lo que sería catastrófico para los negocios.

Industria Automotriz: Conectividad en la Carretera

En la industria automotriz, las redes de telecomunicaciones, especialmente la 5G, juegan un papel crucial en el desarrollo de vehículos autónomos. Estos vehículos están equipados con sensores y sistemas de comunicación que les permiten interactuar con otros vehículos y la infraestructura vial, como semáforos inteligentes. Esta comunicación en tiempo real ayuda a evitar accidentes, optimizar rutas y reducir la congestión del tráfico. Además, los fabricantes de automóviles utilizan redes para actualizar software de vehículos de forma remota, manteniendo los sistemas al día sin necesidad de visitas a talleres.

Agricultura: Campos Inteligentes y Sostenibilidad

La agricultura también ha adoptado las redes de telecomunicaciones para mejorar la eficiencia y sostenibilidad. Mediante el uso de IoT (Internet de las Cosas), los agricultores pueden monitorizar las condiciones del suelo, el clima y el crecimiento de cultivos en tiempo real. Los sensores conectados envían datos a plataformas centralizadas, donde se analizan para optimizar el riego, la aplicación de fertilizantes y la planificación de cosechas. Esto no solo maximiza el rendimiento, sino que también reduce el uso innecesario de recursos, promoviendo prácticas agrícolas más sostenibles.

Energía: Redes Inteligentes y Eficiencia Energética

En el sector energético, las redes inteligentes («smart grids») son un ejemplo clave de cómo las telecomunicaciones están revolucionando la distribución de energía. Estas redes utilizan sensores y tecnologías de comunicación para gestionar de manera más eficiente la distribución de electricidad, equilibrando la oferta y la demanda en tiempo real. Esto es especialmente importante en un contexto donde las fuentes de energía renovable, como la solar y la eólica, dependen de factores climáticos variables. Las smart grids permiten a las compañías eléctricas minimizar las pérdidas de energía, reducir los costos y ofrecer un suministro más estable y confiable a los consumidores.

Estos ejemplos demuestran cómo las redes de telecomunicaciones no solo son fundamentales para la comunicación, sino que también impulsan la innovación y la eficiencia en múltiples sectores. Desde la atención médica hasta la agricultura, estas redes forman el backbone de nuestra economía digital y seguirán siendo una pieza clave en la evolución tecnológica global.

¿Cómo se configura un red de telecomunicaciones de alta disponibilidad?

En un entorno de red típico que se se considere de ámbito profesional, tenemos que proporcionar alta disponibilidad del servicio para lograr que esté siempre disponible, tanto a nivel de servidor, como de aplicación, como de infraestructura de red.

Si nos centramos en el diseño de la red, intervienen varios factores:

• El cableado de red entre las diferentes tarjetas de comunicaciones de los servidores hasta los switches, routers y firewalls de la infraestructura. Un servidor profesional debe tener más de una interfaz de red configurada en bonding para evitar indisponibilidades en caso de avería o fallo en alguna de sus tarjetas.
• Switches: Todos los sistemas conectados al mismo switch forman parte de la misma red. Ver cómo es un Switch Ethernet físico.
• Routers: Contienen tablas de rutas que se encargan de dirigir la información de cada paquete a la dirección de red de destino correspondiente.
• Balanceadores de carga: Se utilizan mucho para repartir el tráfico de red entre varios servidores para no sobrecargar uno solo y para permitir alta disponibilidad en caso de que algún servidor falle.
• Proxy: Los servidores que están ocultos desde Internet pero necesitan tener acceso al mundo exterior, pueden utilizar un servidor proxy que los comunica. De esta manera, los servidores están protegidos desde la red externa.

ACLARACIÓN: Para entender mejor la diferencia entre switches y routers, pensemos en un edificio de oficinas. Un switch sería como el recepcionista del piso, gestionando las comunicaciones entre los empleados de ese piso específico. En cambio, un router sería el encargado de conectar todo el edificio a la red externa, como un sistema de mensajería que asegura que los mensajes entre edificios lleguen a su destino correcto. Cada uno cumple una función específica, pero ambos son esenciales para mantener la red funcionando sin problemas.

En el esquema de red anterior podemos observar que tenemos un primer firewall que separa los servidores visibles desde Internet, es decir, los servidores WEB, del resto de servidores del entorno (aplicaciones y bases de datos). Además, tenemos balanceadores de carga que reparten el tráfico entre los diferentes servidores WEB y servidores de aplicaciones.

Internet Protocol (IP)

A menudo oímos hablar del protocolo TCP/IP como protocolo de comunicaciones de Internet. En realidad, TCP se refiere al paquete de información que viaja por la red, mientras que la IP es la dirección única de destino. Es decir, enviamos información desde una IP origen hacia una IP destino.

Cuando configuramos una red interna, lo haremos con IPv4, como norma general. Dependiendo del número de servidores que vayan a formar nuestra red interna, utilizaremos redes de clase A, B o C. Esto está explicado perfectamente en este enlace de la Wikipedia.

Para configurar las subredes, es decir, la máscara de red, me es muy útil tener a mano la siguiente tabla:

ACLARACIÓN: Imagina que la subred es como un vecindario dentro de una ciudad. Aunque todos viven en la misma ciudad (la red), los vecinos de un barrio (la subred) interactúan más entre sí que con personas de otros barrios. Las subredes permiten dividir la red en partes más pequeñas y manejables, lo que mejora la seguridad y la eficiencia en la comunicación entre dispositivos.

Domain Name Server (DNS)

Para los humanos nos es mucho más fácil acordarnos de una palabra que de todos los números de una dirección IP. Si ya hablamos de IPv6, ni que decir. Así que los DNSs se utilizan para relacionar la IP con un nombre. Por ejemplo, cuando estás accediendo a puerto53.com, en realidad estás accediendo a la IP 54.76.196.173.

Puerta de enlace (gateway)

Un gateway es un dispositivo que actúa como un punto de acceso entre dos redes diferentes, permitiendo que los datos viajen de una red a otra. A nivel técnico, traduce protocolos y direcciones de una red a otra, asegurando que la comunicación fluya correctamente. Para imaginarlo mejor, piensa en el gateway como un traductor en una reunión multilingüe: interpreta y dirige la información entre dos grupos que hablan diferentes idiomas, permitiendo que se entiendan y colaboren.

A menudo, la configuración de un gateway se utiliza para que un servidor que no tiene conexión directa a Internet (MZ) pueda acceder a Internet a través del Gateway.

Puerto de comunicaciones

Todas las aplicaciones que permiten conexiones de red lo hacen a partir de un puerto de comunicaciones.  Existen 65535 puertos disponibles. Como podrás imaginar, hay algunos estándares a tener en cuenta:

En el fichero /etc/services de Linux tenemso más información de otros puertos de comunicaciones populares.

# netstat -an |grep LISTEN |grep 22 |head -1
tcp 0 0 192.168.122.1:53 0.0.0.0:* LISTEN 
#

MAC Address (Dirección de Control de Acceso al Medio)

Una MAC Address es un identificador único asignado a la tarjeta de red de un dispositivo en el momento de su fabricación. Esta dirección está compuesta por 48 bits (6 bytes) y suele representarse en formato hexadecimal, por ejemplo, 00:1A:2B:3C:4D:5E. Las primeras tres secciones identifican al fabricante del dispositivo, mientras que las tres restantes son específicas para cada dispositivo. A diferencia de las direcciones IP, que pueden cambiar, las MAC Addresses son permanentes y se utilizan para la comunicación dentro de una red local (LAN).

Función en Redes: En una red, los switches y routers utilizan las MAC Addresses para dirigir los datos hacia el dispositivo correcto dentro de una red local. Piensa en la MAC Address como el número de matrícula de un automóvil; mientras el automóvil está en una carretera (la red), este número lo identifica de manera única entre todos los demás.

Seguridad y Administración: Las MAC Addresses también pueden ser utilizadas para aumentar la seguridad en las redes, permitiendo a los administradores restringir el acceso a ciertos dispositivos basados en su dirección MAC. Por ejemplo, se pueden configurar filtros en un router para permitir solo dispositivos con MAC Addresses autorizadas.

Por ejemplo, podemos identificar un dispositivo físico y crear reglas de firewalls concretas para el mismo o asignar LUNs a una tarjeta de discos SAN desde una cabina de discos.

# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN 
 link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
 inet 127.0.0.1/8 scope host lo
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,SLAVE,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq master bond0 state UP qlen 1000
 link/ether ac:16:2d:ab:92:20 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,SLAVE,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq master bond0 state UP qlen 1000
 link/ether ac:16:2d:ab:92:20 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: bond0: <BROADCAST,MULTICAST,MASTER,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP 
 link/ether ac:16:2d:ab:92:20 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
 inet 10.49.0.186/24 brd 10.49.0.255 scope global bond0
 inet 30.32.48.34/24 brd 30.32.48.255 scope global bond0:1
#

Dynamic Host  Configuration Protocol (DHCP)

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) es un protocolo esencial en las redes modernas que automatiza la asignación de direcciones IP y otros parámetros de red a los dispositivos conectados. Cuando un dispositivo se conecta a una red, envía una solicitud al servidor DHCP, que responde con una dirección IP disponible y configura otros datos clave como la máscara de subred y los servidores DNS. Este proceso evita la configuración manual de cada dispositivo, simplificando la administración y mejorando la eficiencia de la red.

Para entenderlo mejor, imagina que cada dispositivo es como un nuevo residente en una ciudad. El servidor DHCP actúa como una oficina de registro que asigna automáticamente una dirección única a cada residente, garantizando que no haya confusiones y que cada uno pueda comunicarse sin problemas dentro de la ciudad (la red).

Aquí tienes un glosario que podrías añadir al final de tu artículo sobre redes de telecomunicaciones:

Glosario de Términos Técnicos

• Ancho de Banda: Capacidad máxima de transmisión de datos a través de una red, medida en bits por segundo (bps).
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Protocolo que asigna automáticamente direcciones IP a los dispositivos en una red, simplificando su configuración.
• Dirección IP: Identificador numérico único asignado a cada dispositivo conectado a una red, necesario para la comunicación entre dispositivos.
• Gateway: Dispositivo que conecta redes diferentes, permitiendo la comunicación entre ellas mediante la traducción de protocolos.
• LAN (Local Area Network): Red que conecta dispositivos dentro de una zona geográfica limitada, como una oficina o un hogar.
• Máscara de Subred: Parte de la configuración de red que divide una red en subredes más pequeñas, mejorando la organización y seguridad.
• Router: Dispositivo que dirige el tráfico de datos entre diferentes redes, determinando la ruta óptima para cada paquete de datos.
• Switch: Dispositivo que conecta dispositivos dentro de una misma red, gestionando el tráfico de datos a nivel local.
• WAN (Wide Area Network): Red que conecta múltiples redes LAN sobre áreas geográficas amplias, como ciudades o países.
• Wi-Fi: Tecnología inalámbrica que permite la conexión de dispositivos a una red sin cables físicos, utilizando ondas de radio.
• 5G: La 5G es la quinta generación de redes móviles, que ofrece velocidades de datos más rápidas, menor latencia y mayor capacidad de dispositivos conectados en comparación con generaciones anteriores. Es fundamental para aplicaciones avanzadas como vehículos autónomos y ciudades inteligentes.
• IoT (Internet de las Cosas): El IoT se refiere a la red de dispositivos físicos conectados a internet que recopilan e intercambian datos. Permite la automatización y el control remoto de dispositivos en diversos sectores, como el hogar inteligente, la industria y la salud.

Preguntas Frecuentes

• ¿Cuál es la diferencia entre una red LAN y WAN? Una red LAN (Red de Área Local) cubre una zona geográfica pequeña como una oficina o un hogar, mientras que una WAN (Red de Área Amplia) conecta redes que están separadas por distancias más grandes, como diferentes ciudades o países.
• ¿Qué papel juegan las IPs en una red? Las direcciones IP actúan como identificadores únicos para cada dispositivo en la red, permitiendo que los datos sean enviados al lugar correcto.

Te puede interesar

• Configuración de una red en Linux
• ¿Qué diferencia hay entre una URL y una URI?

David Martínez Perales

Mi pasión por la tecnología me lleva constantemente a explorar las últimas tendencias y aplicaciones, buscando siempre formas de implementar soluciones innovadoras que mejoren la eficiencia. En puerto53.com comparto contenido valioso para ayudar a otros profesionales y entusiastas de la informática a navegar y dominar el complejo mundo de la tecnología. Mi especialidad en Linux RedHat.

Más sobre mí en el este enlace,