Infraestructura de Internet: qué es y cómo funciona

Internet parece muy sencillo: tocas una pantalla, haces clic con el ratón y disfrutas de todo un mundo de información y conexiones, al alcance de tu mano.

Sin embargo, entre bastidores, Internet no es nada sencillo. Todo esto funciona gracias a una compleja red de elementos interconectados, desde cables de fibra óptica hasta protocolos de red. En esta guía te llevaremos entre bastidores para explorar el fascinante mundo de la infraestructura de Internet.

¿Qué es la infraestructura de Internet?

La "Infraestructura de Internet" es el término genérico que engloba todos los sistemas, equipos y programas informáticos fundamentales que hacen que Internet sea lo que es. Permite que se formen redes y que los dispositivos de todo el mundo se comuniquen entre sí.

Su infraestructura está formada por toda una red de tecnologías, organizadas en capas. Está la capa física, formada por hardware como cables, satélites y dispositivos de red que gestionan las señales (como conmutadores y enrutadores), y luego está la capa digital o lógica, que incluye software y protocolos.

En conjunto, estas capas y los numerosos componentes que las conforman se combinan para crear ese extraordinario sistema que conocemos como Internet, impulsando las conexiones que permiten a cualquier persona coger su smartphone o encender su ordenador y acceder a un mundo de información, entretenimiento y comunicación.

Infraestructura de Internet vs. infraestructura de red

La infraestructura de red y la infraestructura de Internet están estrechamente relacionadas, y hay muchos puntos en común entre ambas categorías. Aunque ambos conceptos se refieren a los sistemas físicos y virtuales que permiten que los dispositivos se conecten, el término "infraestructura de red" es más amplio, ya que abarca todos los componentes necesarios para establecer redes de cualquier tipo.

La infraestructura de Internet, por otro lado, es un subconjunto de la infraestructura de red, y se centra exclusivamente en los componentes que conforman la propia Internet.

Tipos de infraestructura de Internet

Hay muchas formas y categorías de arquitectura e infraestructura de Internet, como por ejemplo:

• Infraestructura física: Los componentes físicos que conforman la infraestructura de Internet incluyen elementos como cables submarinos, fibra óptica, servidores, satélites y torres de telefonía móvil, todos los cuales facilitan el flujo de datos de un punto A a un punto B.
• Infraestructura de datos: En esencia, Internet se basa en el flujo de datos entre servidores y clientes. Los centros de datos albergan los servidores que almacenan esos datos, de modo que los clientes puedan acceder a ellos cuando lo necesiten.
• Protocolos y software: Los protocolos y estándares son el conjunto de reglas o directrices de Internet. Controlan cómo interactúan y se comunican los programas y los dispositivos, y tienen un gran impacto en la seguridad y la fiabilidad generales de Internet.
• Infraestructura de apoyo: También hay elementos de la infraestructura de Internet que desempeñan funciones más específicas, como el Sistema de Nombres de Dominio (DNS) y los puntos de intercambio de tráfico (IXP).

Red central frente a red periférica

Podemos dividir la infraestructura de Internet de muchas maneras, y dos de las categorías posibles son "núcleo" y "periferia".

A la infraestructura de red central se la conoce a veces como la red troncal de Internet. Está formada por los centros de datos más grandes, los cables de fibra óptica y submarinos más rápidos y los IXP más importantes. Transporta la mayor parte del tráfico online a largas distancias, atravesando países e incluso continentes.

La infraestructura de red periférica, por su parte, es más bien como la "capa exterior" de Internet. Está formada por elementos de infraestructura más pequeños, pero igualmente importantes, que se encuentran físicamente más cerca del usuario final, como torres de telefonía móvil, centros de datos regionales y proveedores de servicios de Internet (ISP) locales. Su función es transportar datos y tráfico hasta los dispositivos de los usuarios de forma rápida y eficiente.

Componentes de la infraestructura de Internet

A continuación, profundicemos un poco más en los tipos de infraestructura de Internet mencionados anteriormente, analizando con más detalle algunos de los elementos más importantes.

La fibra óptica en la infraestructura de Internet

Si Internet fuera un cuerpo humano, los cables de fibra óptica serían las arterias y las venas, que llevan los datos a donde sea necesario. Son elementos absolutamente esenciales de la infraestructura de Internet, y hoy en día hay cientos de miles de kilómetros de estos cables tendidos por todo el planeta.

Cómo funciona la fibra óptica

En pocas palabras, los cables de fibra óptica usan la luz, en lugar de la electricidad, para transmitir datos de un lugar a otro. Cada cable está compuesto por hilos muy finos de fibra de vidrio o de plástico y se divide en dos partes principales: el núcleo, o zona central que transporta la luz, y el revestimiento, que es la capa exterior que rodea al núcleo y ayuda a mantener los datos, en forma de luz, dentro del cable.

Para enviar datos a través de un cable de fibra óptica, primero se convierte la información en señales digitales, o secuencias de unos y ceros. A continuación, un transmisor especial convierte esas señales en pulsos de luz, que atraviesan el cable de fibra óptica y se reflejan a lo largo de las fibras sin escaparse, gracias al revestimiento que las rodea.

La luz (los datos) se mueve a una velocidad increíble, alcanzando velocidades de 2 × 10⁸ m s⁻¹ (aproximadamente dos tercios de la velocidad de la luz en el vacío). Una vez que llega al otro extremo, hay un detector que recibe los impulsos y los vuelve a convertir en señales electrónicas. Después se pueden descodificar y presentar al usuario final en un formato legible o comprensible.

El uso de cables de fibra óptica en la infraestructura de Internet ofrece numerosas ventajas. Para empezar, son rápidas y pueden transmitir un montón de datos en fracciones de segundo, incluso a grandes distancias. Además, son menos propensos a verse afectados por perturbaciones como las interferencias electromagnéticas o la diafonía que los cables de cobre convencionales.

Cables submarinos

Los cables de fibra óptica no solo se extienden por tierra. También cruzan el agua. Los cables submarinos, también llamados cables bajo el mar, son cables de fibra óptica que transportan el tráfico internacional de datos por debajo de los océanos y los mares. Algunos de estos cables se extienden a lo largo de miles de kilómetros, y la gran mayoría del tráfico de Internet (más del 95 %, para ser exactos) pasa por ellos.

Por lo general, funcionan igual que los cables de fibra óptica normales: convierten los datos en pulsos de luz y luego envían esa luz de un punto a otro. Pero hay un par de diferencias, como el hecho de que estos cables suelen tener capas exteriores protectoras adicionales que les ayudan a soportar las duras condiciones del entorno submarino.

Como recorren distancias tan largas, los cables submarinos suelen pasar también por repetidores de señal, que se colocan a intervalos regulares a lo largo del cable para "renovar" la señal y que no se pierdan datos por el camino. Una vez que el cable llega a tierra, suele pasar por una estación de aterrizaje antes de conectarse con las redes de cable terrestres.

Aspectos operativos de los centros de datos

Los centros de datos son los lugares donde se alojan los servidores y los dispositivos de almacenamiento de la enorme cantidad de datos necesarios para que Internet siga funcionando. También incluyen equipos de red, como conmutadores y enrutadores, grandes sistemas de alimentación y generadores, y sistemas de refrigeración para evitar que todo este hardware se sobrecaliente.

El papel de los centros de datos en el contexto más amplio de la infraestructura de Internet es complejo y tiene muchas facetas. Consiste en:

• Gestión del ancho de banda: Los centros de datos ajustan la capacidad de la red para garantizar que el tráfico de Internet fluya sin problemas, de modo que los usuarios disfruten de conexiones rápidas y estables.
• Equilibrio de carga: Los centros distribuyen las solicitudes entrantes entre varios servidores de forma equilibrada para minimizar el riesgo de que se sobrecarguen servidores concretos o se agoten otros recursos.
• Gestión de la redundancia: Los centros de datos suelen contar con sistemas de respaldo para poder seguir funcionando incluso en caso de fallos técnicos o averías. Esto reduce al mínimo el tiempo de inactividad y mantiene los sitios web y los servicios online accesibles en la medida de lo posible.

La seguridad también es una parte importante del funcionamiento de los centros de datos. Dada la enorme cantidad de datos confidenciales que gestionan, necesitan medidas de seguridad tanto físicas como digitales. Los centros suelen contar con guardias, cámaras de seguridad y escáneres biométricos, además de cortafuegos y sistemas encriptados para proteger los datos.

El papel de la computación en la nube

La computación en la nube es un componente de la infraestructura de Internet que ha ganado importancia en los últimos años y ha cambiado la forma en que se almacenan y transmiten los datos. Utiliza servidores y recursos informáticos en la nube, como sistemas de almacenamiento e incluso software, que están disponibles a través de Internet. Así, los usuarios ya no necesitan tener sus propios servidores físicos ni hardware.

Gracias a la computación en la nube, han surgido nuevos ámbitos de servicios de Internet, como el Software-as-a-Service (SaaS). La nube también destaca por su extraordinaria escalabilidad de recursos y su flexibilidad, lo que ayuda a las empresas de muchas maneras en ámbitos como el teletrabajo, la colaboración y mucho más.

Protocolos e infraestructura de software

Además de los elementos físicos, hay una enorme capa virtual de infraestructura de Internet, formada por programas de software y protocolos. Son como conjuntos de reglas que indican a los dispositivos y programas cómo interactuar y comunicarse.

Algunos de los protocolos más importantes son:

• Protocolo de Internet (IP): El protocolo IP asigna a cada dispositivo su propia dirección IP única, que es una serie de números que se usa para identificar los dispositivos.
• Protocolo de control de transmisión (TCP): El TCP controla el flujo de datos, asegurándose de que lleguen a su destino, además de detectar y retransmitir cualquier paquete de datos que se pueda perder o dañarse durante el trayecto.
• Protocolo de datagramas de usuario (UDP): El UDP es una alternativa más sencilla y más rápida que el TCP. Envía datos sin esperar a que se confirme que han llegado, lo cual resulta útil para aplicaciones en las que la velocidad es más importante que la entrega garantizada.
• Protocolo seguro de transferencia de hipertexto (HTTPS): Este protocolo cifra los datos y autentifica los sitios web, lo que contribuye a que Internet sea un lugar más seguro para los usuarios.

Proveedores de servicios de Internet (ISP)

Los proveedores de servicios de Internet (ISP) son las empresas que ofrecen acceso a Internet a particulares y empresas de todo el mundo. Hay muchas empresas de este tipo por todo el mundo, y ellas también son fundamentales en la amplia red de la infraestructura de Internet; son las que abren las puertas de Internet y de todos sus servicios para que la gente pueda acceder a ellos.

Los proveedores de servicios de Internet se pueden clasificar en diferentes grupos o niveles. Los proveedores de servicios de Internet (ISP) de primer nivel ocupan el primer puesto y son propietarios y gestores de gran parte de la red troncal de Internet. En el otro extremo del espectro se encuentran los proveedores de servicios de Internet (ISP) de nivel 3, que operan principalmente a nivel local o se encargan del "último kilómetro" en la prestación de servicios de Internet. En el medio están los proveedores de servicios de Internet (ISP) de nivel 2, que suelen prestar servicio a países o regiones concretos.

Sistema de Nombres de Dominio (DNS)

El DNS es otra pieza clave del funcionamiento de Internet. A menudo se le conoce como la "páginas amarillas de Internet", y su función es sencilla: convierte los nombres de sitios web legibles para las personas que escribes en la barra de direcciones del navegador, como www.expressvpn.com, en las direcciones IP numéricas que los ordenadores y otros dispositivos utilizan realmente para localizarse entre sí en Internet.

Cada vez que escribes una dirección en el navegador y pulsas la tecla "Intro", el DNS entra en acción. Está formado por varios componentes, como los servidores DNS raíz, que dirigen las consultas DNS a nombres de dominio de nivel superior más específicos. Estos servidores buscan el servidor DNS adecuado para cada dominio y envían la dirección IP correspondiente a tu dispositivo para que puedas acceder al sitio web que desees.

Puntos de intercambio de Internet

Los puntos de intercambio de Internet (IXP) son lugares físicos donde se conectan entre sí diversas empresas de infraestructura de Internet, como los proveedores de servicios de Internet (ISP) y las redes de distribución de contenidos (CDN). Normalmente se encuentran en los extremos de las redes y cuentan con conmutadores de red que controlan el flujo de tráfico entre las redes que las integran.

Si no existieran los IXP, las redes intermediarias, conocidas como proveedores de tránsito, tendrían que transportar el tráfico desde su origen hasta su destino. Esto ocurre en muchos casos, pero los IXP pueden aportar ventajas a los ISP al facilitar el proceso de tránsito, ahorrar dinero a las empresas y mejorar indicadores de rendimiento como la latencia.

La importancia de la infraestructura de Internet

Sin infraestructura de Internet, Internet no funcionaría. Es así de sencillo. Todos los servicios y experiencias online que conocemos y nos encantan no existirían, desde las redes sociales y los buzones de correo electrónico hasta las tecnologías inteligentes y el teletrabajo. La infraestructura de Internet es la base de los servicios que mantienen al mundo conectado.

Impacto económico

La economía moderna depende de Internet para crecer y prosperar. Hoy en día, gran parte de la actividad empresarial se desarrolla online, cada vez más empresas contratan a trabajadores en remoto o en formato híbrido, y sectores enteros, como el ecommerce y el SaaS, han surgido gracias exclusivamente a la infraestructura de Internet. Además, hay un montón de trabajos que, de una forma u otra, dependen de Internet.

La disponibilidad de Internet también puede afectar a las economías en desarrollo y emergentes. Un estudio del Banco Mundial reveló que basta con un aumento del 10 % en la penetración de la banda ancha para generar un crecimiento del 1,38 % del PIB en los países en desarrollo.

Conectividad social

Está claro que la infraestructura de Internet juega un papel fundamental en la conectividad social, ya que une a gente de todo el mundo. Gracias a Internet, la distancia física ya no es un obstáculo para la comunicación, ya que dos personas que se encuentran en extremos opuestos del mundo pueden charlar e interactuar en un instante. Internet ha cambiado por completo la forma en que la gente se relaciona desde que apareció hace ya varias décadas.

Tendencias en comunicación impulsadas por la infraestructura

Muchas de las tendencias y hábitos de comunicación actuales que damos por sentados se deben a la infraestructura de Internet, como:

• Comunicación permanente: Gracias a una sólida infraestructura de Internet móvil, como las tecnologías 4G y 5G, la gente está siempre conectada, vaya donde vaya.
• Redes sociales: Instagram, Facebook, TikTok y muchas otras aplicaciones de redes sociales funcionan gracias a la infraestructura de Internet.
• Colaboración internacional: Las herramientas para empresas basadas en la nube permiten que equipos de países o continentes totalmente diferentes trabajen juntos de forma eficaz en el ciberespacio.
• Streaming y videollamadas: La infraestructura de Internet ha permitido que el mundo haya pasado de las simples llamadas de voz a las videoconferencias en directo, el streaming y las interacciones en alta definición y en tiempo real.

Ejemplos reales de infraestructura de Internet

Entre las empresas más importantes del sector de la infraestructura de Internet hoy en día se encuentran:

• Equinix: Es propietaria y gestiona 270 centros de datos en decenas de países de todo el mundo.
• Meta: Copropietaria de más de una docena de grandes sistemas de cables submarinos.
• Alphabet: Es propietaria o copropietaria de numerosos enlaces de cable internacionales.
• Arelion: Una empresa líder en infraestructura de Internet especializada en tránsito IP.
• Alcatel Submarine Networks: Una de las principales empresas de cables submarinos.

Estas empresas, entre otras, gestionan y controlan la red troncal de Internet, que constituye una parte importante de la infraestructura de Internet.

Retos y futuro de la infraestructura de Internet

Como se ha visto en esta guía, mantener Internet en funcionamiento para que miles de millones de dispositivos y usuarios puedan conectarse entre sí desde cualquier parte del mundo no es nada fácil. Implica múltiples capas de tecnologías muy avanzadas, todas ellas integradas en un delicado ecosistema que cambia constantemente.

Retos actuales

Puede que internet te parezca rápido y fluido cuando lo usas, y la infraestructura de internet no deja de mejorar: cada vez es más rápida, más sólida y mejor en muchos aspectos. Pero no es perfecto ni está exento de problemas. Estos son algunos de los muchos retos a los que se enfrenta.

Fiabilidad y mantenimiento de las infraestructuras

Como hemos comentado, gran parte de la infraestructura de Internet es física, como los cables de fibra óptica, los centros de datos, los servidores, etc. Los dispositivos físicos y los equipos de este tipo siempre están expuestos a sufrir daños y a deteriorarse con el paso del tiempo. Los cables pueden romperse o desgastarse debido a desastres naturales como los terremotos, y las conexiones pueden verse interrumpidas por cortes de electricidad o fallos y averías del hardware.

Seguridad y privacidad

Cada día circulan por Internet cantidades inimaginables de datos. Muchos de esos datos entran dentro de las categorías de datos personales o sensibles y hay que tratarlos con el máximo cuidado. Los componentes clave de la infraestructura de Internet deben estar protegidos y ser seguros no solo frente a manipulaciones o interferencias físicas, sino también frente a ciberataques.

Capacidad y demanda

El aumento de la población mundial implica que también hay más dispositivos, y más dispositivos significan más tráfico y mayores cargas de datos que deben gestionar los sitios web y los servidores, sobre todo con el auge del Internet de las cosas (IoT), además de servicios online que consumen muchos datos, como los videojuegos y el streaming. La infraestructura de Internet tiene que adaptarse constantemente para satisfacer estos niveles cada vez mayores de demanda.

Normativa internacional

Internet es global, pero cada país tiene su propia visión de cómo debería funcionar todo. Algunos gobiernos son relativamente liberales en lo que respecta a los servicios de Internet, mientras que otros son mucho más estrictos y bloquean el acceso a determinados sitios web y servicios. Por eso, hay un montón de obstáculos legales y normativos que hay que superar a la hora de configurar la infraestructura de Internet, además de dilemas éticos en torno a conceptos como la neutralidad de la red y la censura.

Rendimiento variable

A pesar de todos los avances en la tecnología moderna de las infraestructuras de Internet y de las velocidades de descarga y subida mucho mayores de las que disfrutan hoy en día muchos usuarios, los niveles de rendimiento de Internet siguen variando enormemente. En algunas partes del mundo hay problemas de cobertura y velocidades lentas, y las barreras geográficas, como las montañas y las masas de agua, pueden dificultar la prestación de un servicio estable en ciertos lugares.

Sostenibilidad y cuestiones ecológicas

La infraestructura de Internet plantea una serie de retos medioambientales. Los centros de datos representan alrededor del 1 % del consumo mundial de electricidad, porcentaje que se eleva hasta el 2 %-4 % en las grandes economías y es aún mayor en algunos países y regiones. Es probable que esto aumente en el futuro, lo que podría suponer una carga para el sector energético. Los equipos de red también generan muchos residuos electrónicos.

Tendencias emergentes en la infraestructura de Internet

La infraestructura de Internet no es algo inmutable. Está en constante evolución, con nuevos protocolos, hardware emergente y mucho más. En el futuro podríamos ver cambios drásticos en el funcionamiento de la estructura de Internet, lo que aceleraría las comunicaciones y dejaría atrás los sistemas que llevan tantos años en uso. A continuación te contamos más sobre dos de las principales tendencias.

El 5G y más allá

La infraestructura de Internet móvil ha mejorado exponencialmente con el paso del tiempo, con múltiples generaciones sucesivas de tecnología inalámbrica, desde la 1G inicial hasta la 5G más reciente. La 5G, o "quinta generación", ofrece las velocidades más rápidas y las latencias más bajas del internet móvil hasta la fecha.

Sin embargo, el 5G no es el final del camino, sino simplemente la última parada en un largo recorrido hacia capacidades de banda ancha móvil cada vez más rápidas y potentes. Ya se está trabajando en la tecnología 6G, que podría ofrecer velocidades aún mayores y una latencia inferior al milisegundo, lo que abriría nuevas posibilidades y oportunidades.

Seguramente le seguirán la 7G y las generaciones posteriores, con unos niveles de rendimiento aún mayores. Además, es posible que la futura infraestructura de Internet móvil también se integre con otras tecnologías emergentes, como la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y la computación periférica.

Las megaconstelaciones de satélites y su impacto

Las megaconstelaciones de satélites podrían provocar cambios radicales en la infraestructura de Internet. Funcionan de forma totalmente diferente a las infraestructuras convencionales, en lugar de depender de cables de fibra óptica, cables submarinos y torres de datos, utilizan miles de satélites en órbita terrestre baja (LEO). Algunos ejemplos muy conocidos de estos sistemas son Starlink y el Proyecto Kuiper de Amazon.

Los sistemas de satélites LEO ofrecen numerosas ventajas potenciales. Por ejemplo, pueden llevar Internet de alta velocidad a lugares que normalmente no podrían disfrutarlo debido a dificultades o limitaciones geográficas.

El internet por satélite también es más resistente que la infraestructura convencional. No puede sufrir daños ni interrupciones por los mismos desastres que pueden poner en peligro la infraestructura de red convencional, como inundaciones, terremotos y tormentas. Además, se puede poner en marcha rápidamente cuando sea necesario.

Sin embargo, esta tecnología tiene algunas desventajas. Por ejemplo, muchos de los sistemas actuales no pueden competir con la infraestructura tradicional de Internet en aspectos como la velocidad y la latencia, aunque las nuevas constelaciones de satélites de órbita terrestre baja (LEO) están reduciendo algunas diferencias (sobre todo en la latencia) y alcanzando un alto rendimiento. Además, las redes por satélite se enfrentan a riesgos de ciberseguridad específicos y, por lo tanto, necesitan una protección sólida.