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Contenido principal

Redundancia y tolerancia a fallas

En el Protocolo de Internet (IP), las computadoras dividen los mensajes en paquetes y esos paquetes saltan de enrutador a enrutador en el camino a su destino:
¿Qué pasa si una ruta en la red deja de estar disponible, por ejemplo debido a un desastre natural que la destruye físicamente, o a un cibercriminal que la secuestra? ¿El paquete está condenado a no llegar nunca a su destino?

Redundancia en enrutamiento

Afortunadamente, a menudo hay muchas rutas posibles que un paquete puede seguir para llegar al mismo destino. La disponibilidad de múltiples rutas aumenta la redundancia de una red.
Considera esta red simplificada que conecta enrutadores en cuatro ciudades principales.
Hay varias rutas desde el enrutador de Oakland hasta el enrutador de Nueva York.
La primera y más corta va de Oakland a Austin a Nueva York:
Una ruta un poco más larga va de Oakland a Austin a Tampa a Nueva York:
¿Por qué es tan importante esta redundancia? Si la conexión entre el router de Austin y el de Nueva York ya no está disponible, entonces todavía hay otra forma para que el paquete llegue a su destino.
La redundancia de rutas en la red incrementa el número de maneras posibles en que un paquete puede llegar a su destino.
Comprueba tu comprensión
ARPANET fue el precursor de Internet, la red en la cual la tecnología de Internet se probó por primera vez. Comenzó a funcionar en 1969 con sólo cuatro computadoras conectadas entre sí.
Este es un mapa de ARPANET en 1969:
¿Cuántas rutas hay entre Utah y UCLA?
  • Tu respuesta debe ser
  • un entero, como 6
  • una fracción propia simplificada, como 3/5
  • una fracción impropia simplificada, como 7/4
  • un número mixto, como 1 3/4
  • un decimal exacto, como 0.75
  • un múltiplo de pi, como 12 pi o 2/3 pi

Tolerancia a fallas

Un sistema tolerante a fallas es aquel que puede experimentar una falla (o múltiples fallas) en sus componentes, pero que continúa funcionando correctamente.
Internet es un sistema masivo y complejo con millones de componentes que pueden dañarse en cualquier momento y muchos de esos componentes de hecho se dañan. Pero hasta 2020, nadie ha logrado dañar toda la Internet.
Un gran contribuidor a la tolerancia a fallas de Internet es la redundancia en las rutas para uso de enrutamiento de red.
Considera el número de cables submarinos que conectan la parte oriental de los Estados Unidos con la parte occidental de Europa:
Si uno de esos cables se daña, hay muchos otros cables que pueden transportar el tráfico de Internet por el océano Atlántico.
O, dicho de otra manera, no hay un único punto de falla entre las costas. Un único punto de falla es un componente de un sistema que tumbará todo el sistema si falla. Cuando intentamos asegurarnos que un sistema sea tolerante a fallas, buscamos puntos únicos de falla y encontramos maneras de añadir redundancia en esos puntos.
Ahora considera el escaso número de cables submarinos entre estas islas Polinesias en el Pacífico Sur:
Si se corta un cable entre las Islas Cook y la Polinesia Francesa, ¿cómo afectará eso a Internet en esas islas?
En algunos casos, un corte a un cable puede hacer caer un país entero. En 2019, un ancla de un barco que estaba siendo arrastrada a lo largo del fondo del mar, cortó el cable a Tonga y dañó su acceso a Internet por 11 días. 1
No se necesita mucho para cortar un cable. En 2011, una abuela en el país de Georgia, dañó accidentalmente un cable con su pala, que como resultado causó que toda Armenia perdiera acceso a Internet durante 5 horas. 2
Los cortes de cables ocurren con relativa frecuencia —"alrededor de cada 3 días", según el analista de redes Stephan Beckert. 3 La mayor parte del tiempo, el usuario promedio de Internet ni siquiera se da cuenta que se producen cortes y cuando uno de los tantos buques de reparación de cables arregla el corte. 4 Cuando sí notamos los cortes a los cables, eso generalmente significa que hay un único punto de falla y es hora de añadir redundancia al sistema.
¿Por qué no empezamos con redundancia en todos lados? Como puedes adivinar, es caro. El costo del cable submarino que conecta Tonga a Fiji se estimó en unos $30 millones, y eso que es un cable relativamente corto. 5 Cuando Google instaló un cable de fibra óptica de alta velocidad entre Estados Unidos y Tokyo, les costó $300 millones de dólares. 6
Cuando es demasiado caro duplicar un recurso, puede sers posible encontrar maneras en que el sistema se degrade con gracia cuando ocurre un error. Durante la interrupción de Tonga, los proveedores de satélites corrieron a proporcionarle acceso a Internet. 7 Puede que no hayan podido proporcionar las mismas velocidades que la conexión de cable de fibra, pero cualquier conexión a Internet es mejor que nada.
🤔 Considera la tolerancia a fallas de la infraestructura a tu alrededor. ¿Cuánta redundancia hay en el sistema eléctrico de tu casa o en tu laboratorio de computadoras? ¿Hay algún punto único de falla? ¿Cuál sería la forma mas barata de aumentar la redundancia?
Comprueba tu comprensión
El ARPANET de 1970 no era muy tolerante a fallas. Con tan pocas conexiones entre nodos, una falla podía fácilmente interrumpir el ARPANET.
¿Si una computadora quería enviar un mensaje de Utah a BBN, ¿cuáles conexiones definitivamente necesitaba que permanecieran disponibles?
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