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Bloque 4 Tema 8. Internet: arquitectura de red. Origen, evolución y estado actual. Principales servicios. Protocolos HTTP, HTTPS y SSL/TLS.
Este tema estudia la arquitectura de Internet, su historia, los principales servicios que ofrece y los protocolos de comunicación web más importantes.
1. Origen y evolución de Internet
Internet tiene su origen en ARPANET, una red de comunicaciones desarrollada por DARPA, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa de Estados Unidos, a finales de los años sesenta. El objetivo inicial era crear una red de comunicaciones resiliente que pudiera funcionar incluso si parte de ella fuera destruida.
En 1969 se realizó la primera conexión entre nodos de ARPANET. En los años setenta se desarrollaron los protocolos TCP e IP, que son la base de Internet. En 1983 ARPANET adoptó oficialmente el protocolo TCP/IP. En 1991 Tim Berners-Lee inventó la World Wide Web en el CERN, creando el protocolo HTTP y el lenguaje HTML. A partir de los años noventa Internet se expandió al uso civil y comercial, y su crecimiento fue exponencial.
En la actualidad, Internet es una red mundial que interconecta miles de millones de dispositivos y da soporte a servicios esenciales como la comunicación, el comercio electrónico, la banca, la educación y la administración pública.
2. Arquitectura de red de Internet
Internet es una red de redes basada en la conmutación de paquetes y en el protocolo IP. No existe un centro único de control; es una arquitectura distribuida y descentralizada.
Los niveles de la arquitectura de Internet se organizan en tres capas. En la capa más alta están los proveedores de nivel 1 o Tier 1, que forman el núcleo o backbone de Internet y tienen conexión directa con todos los demás sin pagar peaje. En la capa intermedia están los proveedores de nivel 2 o Tier 2, que conectan regiones y países. En la capa más baja están los proveedores de acceso o ISP, que ofrecen la conexión a hogares y empresas.
Los puntos de intercambio de Internet, conocidos como IXP o Internet Exchange Point, son las instalaciones físicas donde los proveedores interconectan sus redes para intercambiar tráfico. En España los más importantes son los del ESPANIX y el DE-CIX de Madrid.
El sistema de nombres de dominio o DNS es una parte fundamental de la arquitectura de Internet. Traduce los nombres de dominio legibles, como sede.gob.es, en las direcciones IP numéricas que usan los routers para enrutar los paquetes.
3. Principales servicios de Internet
Los principales servicios que ofrece Internet son los siguientes.
La World Wide Web o WWW es el servicio de páginas web, basado en el protocolo HTTP y el lenguaje de marcado HTML. Permite acceder a información de forma hipervincular.
El correo electrónico o email usa los protocolos SMTP para el envío, IMAP para la sincronización y POP3 para la descarga, tal como se estudió en el tema 3.
La transferencia de ficheros se realiza mediante FTP y sus versiones seguras FTPS y SFTP.
Los servicios de mensajería instantánea y videoconferencia permiten la comunicación en tiempo real entre usuarios.
El DNS permite resolver nombres de dominio y es la guía telefónica de Internet.
La computación en nube u cloud computing permite acceder a recursos informáticos, como servidores, almacenamiento y aplicaciones, a través de Internet como si fueran servicios.
Las redes privadas virtuales o VPN permiten conectarse de forma segura a redes corporativas a través de Internet.
La voz sobre IP o VoIP permite realizar llamadas telefónicas a través de Internet mediante protocolos como SIP y H.323.
4. Protocolo HTTP
El protocolo HTTP, o HyperText Transfer Protocol, es el protocolo de la capa de aplicación que permite la transferencia de páginas web y recursos entre servidores y clientes. Opera en el puerto 80.
HTTP es un protocolo sin estado, lo que significa que cada solicitud es independiente y el servidor no recuerda solicitudes anteriores. Para mantener el estado entre solicitudes se usan cookies y sesiones.
El funcionamiento básico de HTTP es el modelo petición-respuesta. El cliente, que es el navegador, envía una solicitud HTTP al servidor indicando el método, la URL y las cabeceras. El servidor responde con un código de estado y el contenido solicitado.
Los métodos HTTP principales son GET para solicitar un recurso, POST para enviar datos al servidor, PUT para crear o reemplazar un recurso, DELETE para eliminar un recurso y PATCH para modificar parcialmente un recurso.
Los códigos de estado HTTP se agrupan en cinco categorías. Los códigos 1xx son informativos. Los 2xx indican éxito, siendo el 200 OK el más común. Los 3xx indican redirecciones. Los 4xx indican errores del cliente, como el 404 Not Found que indica que el recurso no existe, o el 403 Forbidden que indica que el acceso está prohibido. Los 5xx indican errores del servidor, como el 500 Internal Server Error.
La evolución de HTTP ha pasado por varias versiones: HTTP/1.0, HTTP/1.1 que introdujo las conexiones persistentes, HTTP/2 que mejoró el rendimiento con multiplexación de peticiones, y HTTP/3 que usa el protocolo QUIC sobre UDP para mayor velocidad y menor latencia.
5. Protocolo HTTPS
HTTPS, o HTTP Secure, es la versión segura de HTTP. Opera en el puerto 443. Usa el protocolo TLS para cifrar todas las comunicaciones entre el cliente y el servidor.
HTTPS proporciona tres garantías fundamentales. La confidencialidad, ya que los datos viajan cifrados y no pueden ser leídos por terceros. La integridad, ya que los datos no pueden ser modificados en tránsito sin ser detectados. La autenticidad, ya que el servidor demuestra su identidad mediante un certificado digital firmado por una autoridad de certificación.
El proceso de establecimiento de una conexión HTTPS comienza con el handshake o apretón de manos TLS. En este proceso, el cliente y el servidor negocian la versión de TLS y los algoritmos criptográficos a usar, el servidor presenta su certificado digital, el cliente verifica el certificado con la autoridad de certificación, y finalmente se acuerda una clave de sesión simétrica para cifrar la comunicación.
6. Protocolo SSL y TLS
SSL, o Secure Sockets Layer, fue el protocolo de seguridad original desarrollado por Netscape. Las versiones SSL 2.0 y 3.0 son obsoletas e inseguras.
TLS, o Transport Layer Security, es el sucesor de SSL. Proporciona cifrado, autenticación e integridad en las comunicaciones. Las versiones TLS 1.0 y 1.1 también están obsoletas y desaconsejadas. TLS 1.2 es la versión ampliamente utilizada. TLS 1.3, la versión actual, es más rápida y segura porque elimina los algoritmos débiles y reduce el número de mensajes del handshake.
TLS no solo se usa en HTTPS sino también en otros protocolos seguros como SMTPS, IMAPS, FTPS y en las VPN SSL.
Miniresumen final del tema
Internet nació de ARPANET en los años sesenta y se basa en la conmutación de paquetes y el protocolo IP. Su arquitectura es distribuida y descentralizada. Los principales servicios son la web, el correo electrónico, la transferencia de ficheros, el DNS y la computación en nube. HTTP opera en el puerto 80 y es el protocolo de la web, con un modelo de petición y respuesta. HTTPS opera en el puerto 443 y añade cifrado mediante TLS, garantizando confidencialidad, integridad y autenticidad. TLS 1.3 es la versión actual y más segura.