Red doméstica

Una red doméstica, red de hogar o HAN por sus siglas del inglés home area network es un tipo de red informática que facilita la comunicación entre dispositivos que se encuentran en las inmediaciones de una casa. Los dispositivos capaces de participar en esta red, por ejemplo, dispositivos inteligentes como impresoras de red y computadoras móviles de mano, a menudo obtienen capacidades emergentes mejoradas a través de su capacidad para interactuar. Estas capacidades adicionales se pueden utilizar para aumentar la calidad de vida dentro del hogar de diversas maneras, como la automatización de tareas repetitivas, una mayor productividad personal, una mayor seguridad en el hogar y un acceso más fácil al entretenimiento.

Orígenes

A menudo, es necesario establecer este tipo de red para compartir el acceso residencial a Internet con todos los dispositivos de la red. Con base en técnicas para mitigar el agotamiento de direcciones IPv4, la mayoría de los proveedores de servicios de Internet brindan solo una única dirección IP orientada a la red de área amplia para cada cliente residencial. Por lo tanto, dichas redes requieren traducción de direcciones de red en el enrutador de red.

DHCP se utiliza en una red de área local (LAN) doméstica personal típica para asignar direcciones IP dentro de la subred doméstica. El servidor DHCP es un enrutador, mientras que los clientes son hosts (por ejemplo, computadoras personales, teléfonos inteligentes, impresoras, etc.). El enrutador recibe la información de configuración a través de un módem de un proveedor de servicios de Internet, que también opera servidores DHCP con este enrutador como uno de los clientes. Los clientes solicitan ajustes de configuración mediante el protocolo DHCP, como una dirección IP, una ruta predeterminada y una o más direcciones de servidor DNS. Una vez que el cliente implementa esta configuración, el host puede comunicarse en esa Internet.

Dispositivos de infraestructura

Una red doméstica generalmente se basa en uno o más de los siguientes equipos para establecer la conectividad de la capa física, la capa de enlace de datos y la capa de red entre los dispositivos internos, también conocidos como LAN, y los dispositivos externos fuera de las redes LAN o WAN. Los siguientes son ejemplos de dispositivos LAN típicos:

• Un módem expone una interfaz Ethernet a la infraestructura de telecomunicaciones nativa de un proveedor de servicios. En los hogares, estos suelen venir en forma de módem DSL o módem por cable. Muy a menudo en estos días, un módem tiene un enrutador integrado y puede incluir un conmutador y una red inalámbrica.
• Un enrutador administra la conectividad de la capa de red entre una WAN y la HAN. Realiza la función clave de traducción de direcciones de red, lo que permite que varios dispositivos compartan la dirección WAN única del hogar. La mayoría de las redes domésticas cuentan con una clase particular de dispositivo de sobremesa pequeño, con refrigeración pasiva, con un punto de acceso inalámbrico integrado y un conmutador Ethernet de 4 puertos. Estos dispositivos tienen como objetivo hacer que la instalación, configuración y administración de una red doméstica sea lo más automatizada, fácil de usar y "plug-and-play" posible.
• Se utiliza un conmutador de red para permitir que los dispositivos de la red doméstica se comuniquen entre sí a través de Ethernet. Si bien las necesidades de la mayoría de las redes domésticas se satisfacen con las capacidades inalámbricas y/o de conmutación integradas de su enrutador, algunas situaciones requieren la adición de un conmutador separado con capacidades avanzadas. Por ejemplo:
  • Un enrutador doméstico típico tiene de 4 a 6 puertos LAN Ethernet, por lo que se podría exceder la capacidad de conmutación de un enrutador.
  • Un dispositivo de red puede requerir una función de puerto no estándar, como alimentación a través de Ethernet (PoE). (Cámaras IP y teléfonos IP)
• Se requiere un punto de acceso inalámbrico para conectar dispositivos inalámbricos a una red. La mayoría de las redes domésticas se basan en un enrutador inalámbrico, que tiene un punto de acceso inalámbrico integrado, para cumplir esta función.
• Un controlador de automatización del hogar (hub inteligente para el hogar) permite comunicaciones inalámbricas de bajo consumo con dispositivos simples que no consumen muchos datos, como bombillas inteligentes (Philips Hue) y cerraduras inteligentes (August Home).
• Un puente de red conecta dos redes, a menudo para otorgar a un dispositivo solo con cable, por ejemplo, Xbox, acceso a un medio de red inalámbrica.

Juego triple

La solución triple play de un proveedor de servicios cuenta con un dispositivo de combinación de módem/enrutador inalámbrico alquilado, como un Arris SURFboard SBG6580, que solo requiere el establecimiento de una contraseña para completar la instalación y configuración. En la mayoría de las situaciones, ya no es necesario adquirir dispositivos de infraestructura adicionales o incluso que el usuario posea conocimientos técnicos avanzados para distribuir con éxito el acceso a Internet en toda la casa.

Conectividad física y protocolos

Las redes domésticas pueden usar tecnologías alámbricas o inalámbricas para conectar puntos finales. La tecnología inalámbrica es la opción predominante en los hogares debido a la facilidad de instalación, la falta de cables antiestéticos y las características de rendimiento de la red suficientes para actividades residenciales.

Inalámbrica

LAN inalámbrico

Una de las formas más comunes de crear una red doméstica es mediante el uso de tecnología de señal de radio inalámbrica; la red 802.11 certificada por el IEEE. La mayoría de los dispositivos residenciales con capacidad inalámbrica funcionan a una frecuencia de 2,4 GHz según 802.11b y 802.11go 5 GHz según 802.11a. Algunos dispositivos de redes domésticas funcionan con señales de banda de radio y cumplen con los estándares 802.11n o 802.11ac. Wi-Fi es una certificación de marketing y cumplimiento para las tecnologías IEEE 802.11. La Wi-Fi Alliance ha probado productos compatibles y los certifica para la interoperabilidad.

PAN inalámbrico

La comunicación de corto alcance y baja potencia basada en los estándares IEEE 802.15 tiene una fuerte presencia en los hogares. Bluetooth sigue siendo la tecnología elegida para la mayoría de los accesorios inalámbricos, como teclados, ratones, auriculares y controladores de juegos. Estas conexiones a menudo se establecen de manera transitoria y ad hoc y no se consideran residentes permanentes de una red doméstica.

PAN inalámbrico de tarifa baja

Se utilizó una versión de "velocidad baja" del protocolo WPAN original como base de ZigBee. A pesar de que originalmente se concibió como un estándar para la comunicación de máquina a máquina de baja potencia en entornos industriales, se ha descubierto que la tecnología es muy adecuada para la integración en ofertas integradas de "hogar inteligente" que se espera que funcionen con batería durante períodos prolongados.. ZigBee utiliza redes de malla para superar las limitaciones de distancia asociadas con WPAN tradicional para establecer una red única de dispositivos direccionables repartidos por todo el edificio. Z-Wave es un estándar adicional también basado en 802.15.4, que se desarrolló específicamente teniendo en cuenta las necesidades de los fabricantes de dispositivos de automatización del hogar.

Cables de par trenzado

La mayoría de las infraestructuras de red por cable que se encuentran en los hogares utilizan cableado de par trenzado de Categoría 5 o Categoría 6 con terminaciones compatibles con RJ45. Este medio proporciona conectividad física entre las interfaces Ethernet presentes en una gran cantidad de dispositivos IP residenciales. Según el grado del cable y la calidad de la instalación, se admiten velocidades de hasta 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s o 10 Gbit/s.

Fibra óptica

Los vecindarios exclusivos más nuevos pueden tener cables de fibra óptica que llegan directamente a los hogares. Esto permite a los proveedores de servicios ofrecer servicios de Internet con un ancho de banda mucho más alto y/o características de latencia más bajas asociadas con la señalización óptica de extremo a extremo.

Cables telefónicos

• VDSL y VDSL2
• Soporte HomePNA hasta 160 Mbit/s

Cables coaxiales

Los siguientes estándares permiten que los dispositivos se comuniquen a través de cables coaxiales, que se instalan con frecuencia para admitir varios televisores en los hogares.

• DOCSIS
• El estándar Multimedia over Coax Alliance (MoCA) puede alcanzar hasta 270 Mbit/s
• Onda C
• HomePNA soporta hasta 320 Mbit/s

Líneas eléctricas

El estándar ITU-T G.hn e IEEE Powerline, que proporciona redes de área local de alta velocidad (hasta 1 Gbit/s) a través del cableado doméstico existente, son ejemplos de tecnología de redes domésticas diseñadas específicamente para la entrega de IPTV. Recientemente, el IEEE aprobó la propuesta P1901 que sentó las bases de un estándar dentro del mercado para productos de telefonía fija producidos y vendidos por empresas que forman parte de HomePlug Alliance. El IEEE trabaja continuamente para impulsar que P1901 sea completamente reconocido en todo el mundo como el único estándar para todos los productos futuros que se fabriquen para redes domésticas.

• HomePlug y HomePNA son estándares asociados
• Asociación Universal de Líneas Eléctricas

Dispositivos y servicios de punto final

Tradicionalmente, los equipos centrados en datos, como computadoras y reproductores multimedia, han sido los principales inquilinos de una red doméstica. Sin embargo, debido a la reducción del costo de la informática y la ubicuidad del uso de teléfonos inteligentes, muchas categorías de equipos para el hogar que tradicionalmente no están conectados a la red ahora incluyen nuevas variantes capaces de controlar o monitorear de forma remota a través de una aplicación en un teléfono inteligente. Tanto las nuevas empresas como los fabricantes establecidos de equipos para el hogar han comenzado a ofrecer estos productos como parte de una cartera "inteligente" o "inteligente" o "hogar conectado". Se puede acceder a las interfaces de control y/o monitoreo para estos productos a través de aplicaciones patentadas para teléfonos inteligentes específicas para esa línea de productos.

Propósito general

• Computadoras personales como computadoras de escritorio, portátiles, netbooks y tabletas
• Se puede acceder fácilmente a un dispositivo de almacenamiento conectado a la red (NAS) a través de los protocolos CIFS o NFS para almacenamiento general o con fines de respaldo.
• Se puede usar un servidor de impresión para compartir cualquier impresora conectada directamente con otras computadoras en la red.
• Teléfonos IP o teléfonos inteligentes (cuando están conectados a través de Wi-Fi) que utilizan tecnologías VoIP

Entretenimiento

• Altavoces inteligentes
• Televisión: algunos televisores y DVR nuevos incluyen conectividad WiFi integrada que permite al usuario acceder a servicios como Netflix y YouTube.
• Audio doméstico: los reproductores de audio digital y los sistemas estéreo con conectividad de red pueden permitir que un usuario acceda fácilmente a su biblioteca de música, a menudo usando Bonjour para descubrir e interactuar con una instancia de iTunes que se ejecuta en una PC remota.
• Juegos: las consolas de videojuegos dependen de la conectividad a la red doméstica para habilitar una parte importante de sus funciones generales, como el multijugador en los juegos, la integración de redes sociales, la capacidad de comprar o probar nuevos juegos y recibir actualizaciones de software. Las consolas recientes han comenzado a perseguir de manera más agresiva el papel del único centro de entretenimiento y medios del hogar.
• DLNA es un protocolo común utilizado para la interoperabilidad entre dispositivos centrados en medios en red en el hogar.

Es posible que algunos dispositivos de entretenimiento más antiguos no cuenten con las interfaces de red adecuadas requeridas para la conectividad de la red doméstica. En algunas situaciones, los dongles USB y las tarjetas de interfaz de red PCI están disponibles como accesorios que permiten esta funcionalidad.

Encendiendo

• Bombillas "conectadas" como Lifx, Philips Hue, Samsung Smart Bulb, GE Link
• ZigBee Light Link es el protocolo de estándares abiertos utilizado por los principales proveedores actuales de bombillas "conectadas".

Seguridad en el hogar y control de acceso

• Control de acceso: Penacho
• Alarmas de seguridad: iSmartAlarm
• Abridores de puertas de garaje y portones: Liftmaster MyQ, GoGogate

Monitoreo y acondicionamiento ambiental

• Climatización: Nest Learning Thermostat
• Detectores de humo/CO: Nest Protect

Servicios en la nube

La conveniencia, disponibilidad y confiabilidad de los recursos informáticos en la nube administrados externamente continúan convirtiéndose en una opción atractiva para muchos habitantes del hogar sin interés ni experiencia en TI. Para estas personas, las tarifas de suscripción y/o los riesgos de privacidad asociados con dichos servicios a menudo se perciben como un costo menor que tener que configurar y mantener instalaciones similares dentro de una red doméstica. En tales situaciones, los servicios locales junto con los dispositivos que los mantienen se reemplazan por aquellos en un centro de datos externo y se hacen accesibles a los dispositivos informáticos de los habitantes del hogar a través de una conexión WAN.

Administración de redes

Dispositivos integrados

Los pequeños dispositivos de red domésticos integrados e independientes generalmente requieren una configuración remota desde una PC en la misma red. Por ejemplo, los módems de banda ancha a menudo se configuran a través de un navegador web que se ejecuta en una PC en la misma red. Estos dispositivos suelen utilizar una distribución mínima de Linux con un servidor HTTP ligero que se ejecuta en segundo plano para permitir al usuario modificar cómodamente las variables del sistema desde una GUI representada en su navegador. Estas páginas utilizan ampliamente formularios HTML e intentan ofrecer vistas estilizadas y visualmente atractivas que también son descriptivas y fáciles de usar.

Dispositivos del ecosistema de Apple

Los dispositivos de Apple tienen como objetivo hacer que las redes sean lo más ocultas y automáticas posible, utilizando un protocolo de red de configuración cero llamado Bonjour integrado en su línea de productos de software y hardware, que de otro modo sería patentada.

Dispositivos del ecosistema de Microsoft

Microsoft ofrece funciones de control de acceso simples integradas en su sistema operativo Windows. El grupo en el hogar es una característica que permite el acceso compartido al disco, el acceso compartido a la impresora y el acceso compartido al escáner entre todas las computadoras y usuarios (generalmente miembros de la familia) en un hogar, de manera similar a un grupo de trabajo de oficina pequeño, por ejemplo, por medio de pares distribuidos. redes entre pares (sin un servidor central). Además, se puede agregar un servidor doméstico para una mayor funcionalidad. El Grupo Hogar de WindowsLa función se introdujo con Microsoft Windows 7 para simplificar el uso compartido de archivos en las residencias. Todos los usuarios (por lo general, todos los miembros de la familia), excepto las cuentas de invitado, pueden acceder a cualquier biblioteca compartida en cualquier computadora que esté conectada al grupo en el hogar. No se requieren contraseñas de los miembros de la familia durante el inicio de sesión. En cambio, es posible compartir archivos de forma segura por medio de una contraseña temporal que se usa al agregar una computadora al Grupo Hogar.

Problemas y preocupaciones comunes

Pérdida de señal inalámbrica

Es posible que la intensidad de la señal inalámbrica del enrutador inalámbrico residencial estándar no sea lo suficientemente potente como para cubrir toda la casa o que no pueda llegar a todos los pisos de residencias de varios pisos. En tales situaciones, puede ser necesaria la instalación de uno o más repetidores inalámbricos.

Wi-Fi "con fugas"

Wi-Fi a menudo se extiende más allá de los límites de un hogar y puede crear cobertura donde menos se desea, ofreciendo un canal a través del cual los no residentes pueden comprometer un sistema y recuperar datos personales. Para evitar esto, suele ser suficiente imponer el uso de autenticación, cifrado o VPN que requiere una contraseña para la conectividad de red.

Sin embargo, los nuevos estándares Wi-Fi que funcionan a 60 GHz, como 802.11ad, permiten confiar en que la LAN no traspasará las barreras físicas, ya que a tales frecuencias una simple pared atenuaría la señal considerablemente.

Ruido de red eléctrica

Para las redes domésticas que dependen de la tecnología de comunicación por línea eléctrica, cómo lidiar con el ruido eléctrico inyectado en el sistema desde los electrodomésticos estándar sigue siendo el mayor desafío. Cada vez que se enciende o se apaga un aparato, se genera un ruido que posiblemente podría interrumpir la transferencia de datos a través del cableado. Los productos IEEE certificados para cumplir con HomePlug 1.0 han sido diseñados para no interferir ni recibir interferencias de otros dispositivos conectados a la red eléctrica de la misma casa.

Administración

La administración de la proliferación de dispositivos y software en las redes domésticas y la creciente cantidad de datos privados se está convirtiendo rápidamente en un problema en sí mismo. Mantener una visión general, aplicar sin demora actualizaciones de SW y parches de seguridad, mantener el uso de Internet de los jóvenes dentro de límites seguros, estructurar el almacenamiento y los niveles de acceso para archivos privados y otros datos, copias de seguridad de datos, detección y limpieza de cualquier infección, operar redes privadas virtuales para facilitar el acceso. a los recursos en la red doméstica cuando está fuera, etc. Tales cosas son cuestiones que requieren atención y un trabajo cuidadoso planificado para proporcionar una red doméstica segura, resistente y estable, fácil de usar para todos los miembros del hogar y sus invitados.