Topologias

INTRODUCCIÓN

  Este trabajo es una guía básica acerca de los conceptos fundamentales de las redes computacionales; Así como a su vez, es un ayuda para aquellas personas que desean reforzar sus conocimientos acerca de este tema.

QUE ES RED?

 Existen varias definiciones acerca de que es una red, algunas de las cuales son:Conjunto de operaciones centralizadas o distribuidas, con el fin de compartir recursos "hardware y software".

Sistema de transmisión de datos que permite el intercambio de información entre ordenadores.

Conjunto de nodos "computador" conectados entre sí.   

TIPOS DE REDES

 Existen varios tipos de redes,  los cuales se clasifican de acuerdo a su tamaño y distribución lógica. Clasificación segun su tamaño Las redes PAN (red de administración personal) son redes pequeñas, las cuales están conformadas por no más de 8 equipos, por ejemplo: café Internet.
 CAN: Campus Area Network, Red de Area Campus. Una CAN es una colección de LANs dispersadas geográficamente dentro de un campus (universitario, oficinas de gobierno, maquilas o industrias) pertenecientes a una misma entidad en una área delimitada en kilometros. Una CAN utiliza comúnmente tecnologías tales como FDDI y Gigabit Ethernet para conectividad a través de medios de comunicación tales como fibra óptica y espectro disperso. Las redes LAN (Local Area Network, redes de área local) son las redes que todos conocemos, es decir, aquellas que se utilizan en nuestra empresa. Son redes pequeñas, entendiendo como pequeñas las redes de una oficina, de un edificio. Debido a sus limitadas dimensiones, son redes muy rápidas en las cuales cada estación se puede comunicar con el resto. Están restringidas en tamaño, lo cual significa que el tiempo de transmisión, en el peor de los casos, se conoce. Además, simplifica la administración de la red.Suelen emplear tecnología de difusión mediante un cable sencillo (coaxial o UTP) al que están conectadas todas las máquinas. Operan a velocidades entre 10 y 100 Mbps.

 Características preponderantes:Los canales son propios de los usuarios o empresas.Los enlaces son líneas de alta velocidad.Las estaciones están cercas entre sí.Incrementan la eficiencia y productividad de los trabajos de oficinas al poder compartir información.Las tasas de error son menores que en las redes WAN.

La arquitectura permite compartir recursos.

 LANs mucha veces usa una tecnología de transmisión, dada por un simple cable, donde todas las computadoras están conectadas. Existen varias topologías posibles en la comunicación sobre LANs, las cuales se verán mas adelante.
 Las redes WAN (Wide Area Network, redes de área extensa) son redes punto a punto que interconectan países y continentes. Al tener que recorrer una gran distancia sus velocidades son menores que en las LAN aunque son capaces de transportar una mayor cantidad de datos. El alcance es una gran área geográfica, como por ejemplo: una ciudad o un continente. Está formada por una vasta cantidad de computadoras interconectadas (llamadas hosts), por medio de subredes de comunicación o subredes pequeñas, con el fin de ejecutar aplicaciones, programas, etc. Una red de área extensa WAN es un sistema de interconexión de equipos informáticos geográficamente dispersos, incluso en continentes distintos. Las líneas utilizadas para realizar esta interconexión suelen ser parte de las redes públicas de transmisión de datos.Las redes LAN comúnmente, se conectan a redes WAN, con el objetivo de tener acceso a mejores servicios, como por ejemplo a Internet. Las redes WAN son mucho más complejas, porque deben enrutar correctamente toda la información proveniente de las redes conectadas a ésta.

Tipos de topologias

Una red informática está compuesta por equipos que están conectados entre sí mediante líneas de comunicación (cables de red, etc.) y elementos de hardware (adaptadores de red y otros equipos que garantizan que los datos viajen correctamente). La configuración física, es decir la configuración espacial de la red, se denomina topología física. Los diferentes tipos de topología son:

• Topología de bus 
• Topología de estrella 
• Topología de estrella extendida 
• Topología en anillo 
• Topología en anillo doble 
• Topología de árbol 
• Topología de malla 
• Topología mixta 

La topología lógica, a diferencia de la topología física, es la manera en que los datos viajan por las líneas de comunicación. Las topologías lógicas más comunes son Ethernet, Token Ring y FDDI.

Topologia de bus:

La topología de bus es la manera más simple en la que se puede organizar una red. En la topología de bus, todos los equipos están conectados a la misma línea de transmisión mediante un cable, generalmente coaxial. La palabra "bus" hace referencia a la línea física que une todos los equipos de la red.

La ventaja de esta topología es su facilidad de implementación y funcionamiento. Sin embargo, esta topología es altamente vulnerable, ya que si una de las conexiones es defectuosa, esto afecta a toda la red.

Topologia de estrella:

En la topología de estrella, los equipos de la red están conectados a un hardware denominadoconcentrador. Es una caja que contiene un cierto número de sockets a los cuales se pueden conectar los cables de los equipos. Su función es garantizar la comunicación entre esos sockets.

A diferencia de las redes construidas con la topología de bus, las redes que usan la topología de estrella son mucho menos vulnerables, ya que se puede eliminar una de las conexiones fácilmente desconectándola del concentrador sin paralizar el resto de la red. El punto crítico en esta red es el concentrador, ya que la ausencia del mismo imposibilita la comunicación entre los equipos de la red.

Una red en estrella es una red en la cual las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de éste.
Dado su transmisión, una red en estrella activa tiene un nodo central activo que normalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco.
Se utiliza sobre todo para redes locales. La mayoría de las redes de área local que tienen un enrutador (router), un conmutador (switch) o un concentrador (hub) siguen esta topología. El nodo central en estas sería el enrutador, el conmutador o el concentrador, por el que pasan todos los paquetes.


Ventajas


Tiene los medios para prevenir problemas.
Si una PC se desconecta o se rompe el cable solo queda fuera de la red esa PC.
• Fácil de agregar, reconfigurar arquitectura PC.
• Fácil de prevenir daños o conflictos.
• Permite que todos los nodos se comuniquen entre sí de manera conveniente.
• El mantenimiento resulta mas económico y fácil que la topología bus


Desventajas


• Si el nodo central falla, toda la red se desconecta.
• Es costosa, ya que requiere más cable que las topologías bus o anillo.
• El cable viaja por separado del hub a cada computadora
• La topología estrella es una de las topologías más populares de un LAN (Local Área Network). Es implementada conectando cada computadora a un Hub central. El Hub puede ser Activo, Pasivo o Inteligente. Un hub activo es solo un punto de conexión y no requiere energía eléctrica. Un Hub activo (el más común) es actualmente un repetidor con múltiples puertos; impulsa la señal antes de pasarla a la siguiente computadora. Un Hub Inteligente es un hub activo pero con capacidad de diagnostico, puede detectar errores y corregirlos.
• Comunicación en la Topología Estrella
• En una red estrella típica, la señal pasa de la tarjeta de red (NIC) de la computadora que esta enviando el mensaje al Hub y este se encarga de enviar el mensaje a todos los puertos. La topología estrella es similar a la Bus, todas las computadoras reciben el mensaje pero solo la computadora con la dirección, igual a la dirección del mensaje puede leerlo.

Topologia de estrella extendida:

Esta topologia es igual a la topologia en estrella solo que a diferencia de la topologia en estrella en esta cada nodo puede ser el nodo principal de las demas maquinas.

Topologia en anillo:

Es una de las tres principales topologías. Las estaciones están unidas una con otra formando un círculo por medio de un cable común. Las señales circulan en un solo sentido alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo.

Ventajas

Los cuellos de botellas son muy pocos frecuentes

Desventajas

Al existir un solo canal de comunicación entre las estaciones de la red, si falla el canal o una estación, las restantes quedan incomunicadas. Algunos fabricantes resuelven este problema poniendo un canal alternativo para casos de fallos, si uno de los canales es viable la red está activa, o usando algoritmos para aislar las componentes defectuosas. Es muy compleja su administración, ya que hay que definir una estación para que controle el token.

Existe un mecanismo para la resolución de conflictos en la transmisión de datos:

Token Ring: La estación se conecta al anillo por una unidad de interfaz (RIU), cada RIU es responsable de controlar el paso de los datos por ella, así como de regenerar la transmisión y pasarla a la estación siguiente. Si la dirección de cabecera de una determinada transmisión indica que los datos son para una estación en concreto, la unidad de interfaz los copia y pasa la información a la estación de trabajo conectada a la misma.

Se usa en redes de área local con o sin prioridad, el token pasa de estación en estación en forma cíclica, inicialmente en estado desocupado. Cada estación cuando tiene el token (en este momento la estación controla el anillo), si quiere transmitir cambia su estado a ocupado, agregando los datos atrás y lo pone en la red, caso contrario pasa el token a la estación siguiente. Cuando el token pasa de nuevo por la estación que transmitió, saca los datos, lo pone en desocupado y lo regresa a la red.

Topologia en anillo doble:

Su funcionamiento es el mismo que el de la topologia en anillo con la unica diferencia que cuenta con un anillo secundario que nos da mayor confiabilidad en el transporte de la información.
Este trabaja a modo half-duplex, ya que uno de los anillos transmite información para un lado, y el otro transmite la informacion hacia el lado contrario, lo que nos permite una mayor estabilidad.

Topologia en arbol:

La topología de árbol combina características de la topología de estrella con la de bus. Consiste en un conjunto de subredes estrella conectadas a un bus. Esta topología facilita el crecimiento de la red.

Ventajas

Tiene nodos periféricos individuales (por ejemplo hojas) que requieren transmitir a y recibir de otro nodo solamente y no necesitan actuar como repetidores o regeneradores.

Permite priorizar las comunicaciones de distintas computadoras. 

Se permite conectar más dispositivos gracias a la inclusión de concentradores secundarios. 

Permite priorizar y aislar las comunicaciones de distintas computadoras. 

Cableado punto a punto para segmentos individuales. 

Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware. 

Desventajas

·Si falla un enlace que conecta con un nodo hoja, ese nodo hoja queda aislado; si falla un enlace con un nodo que no sea hoja, la sección entera queda aislada del resto.

·Se requiere más cable. 

·La medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable utilizado. 

·Si se viene abajo el segmento principal todo el segmento se viene abajo con él. 

Topologia en malla:

La topología en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores.

Funcionamiento

El establecimiento de una red de malla es una manera de encaminar datos, voz e instrucciones entre los nodos. Las redes de malla se diferencian de otras redes en que los elementos de la red (nodo) están conectados todos con todos, mediante cables separados. Esta configuración ofrece caminos redundantes por toda la red de modo que, si falla un cable, otro se hará cargo del tráfico.

Esta topología, a diferencia de otras (como la topología en árbol y la topología en estrella), no requiere de un servidor o nodo central, con lo que se reduce el mantenimiento (un error en un nodo, sea importante o no, no implica la caída de toda la red).

Las redes de malla son auto ruteables. La red puede funcionar, incluso cuando un nodo desaparece o la conexión falla, ya que el resto de los nodos evitan el paso por ese punto. En consecuencia, la red malla, se transforma en una red muy confiable.

Es una opción aplicable a las redes sin hilos (Wireless), a las redes cableadas (Wired) y a la interacción del software de los nodos.

Una red con topología en malla ofrece una redundancia y fiabilidad superiores. Aunque la facilidad de solución de problemas y el aumento de la confiabilidad son ventajas muy interesantes, estas redes resultan caras de instalar, ya que utilizan mucho cableado. Por ello cobran mayor importancia en el uso de redes inalámbricas (por la no necesidad de cableado) a pesar de los inconvenientes propios del Wireless.

En muchas ocasiones, la topología en malla se utiliza junto con otras topologías para formar una topología híbrida. Esta conectada a un servidor que le manda otros computadores.

Una red de malla extiende con eficacia una red, compartiendo el acceso a una infraestructura de mayor porte.

Ventajas de la red en malla

• Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos.

• No puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones.

• Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con todos los demás servidores.

• Si falla un cable el otro se hará cargo del trafico.

• No requiere un nodo o servidor central lo que reduce el mantenimiento.

• Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a los demás nodos.

Desventajas de la red en malla

• Esta red es costosa de instalar ya que requiere de mucho cable.

Topología mixta:

No existe un patrón obvio de enlace y nodos, el cableado no sigue un modelo determinado, de los nodos variables, las redes que se encuentran en las primeras etapas de construcción.

Ventajas:

Combina las ventajas de todas las ventajas de las topologias incluidas en esta nueva topologia formada, ya que son las mismas topologias que disponen otras redes.

Desventajas:

Puede ser difícil de configurar, dependiendo de la complejidad de las redes a combinar.

REDES

REDES

CONCEPTO:  Una red se define como un sistema el cual a través de hardware (equipos) y software (programas) permite compartir recursos e información. Dichos recursos pueden ser impresoras, discos duros, CD ROM, etc. (hardware) y datos y aplicaciones (software). Las redes a través de los tiempos han venido evolucionando desde sistemas sencillos y pequeños hasta sistemas gigantes y muy complejos.

                    Dispositivos de Entrada y Salida

   Los dispositivos de entrada y salida son el conjunto de aparatos tecnológicos que usan las distintas unidades de un sistema de procesamiento de información como una computadora para comunicarse unas con otras.
Un dispositivo de entrada o salida puede ser cualquier tipo de unidad funcional o subsistema que forma parte del conjunto integral del sistema del ordenador. En todos los casos, pueden enviar señales o procesar información para establecer distintos tipos de comunicación interna y externa. El término entrada y salida o input / output (del inglés) también refiere a la ejecución de acciones u operaciones a través de dichos dispositivos. La mayoría de estos dispositivos permiten tanto la entrada como la salida de datos.

Dispositivos que componen una Red :

• Router
• Switch
• Modem
• Servidores
• Hub/Concentradores
• Firewall

                         Modos de Transmisión de Señal

Analógica o Digital

   En las redes de ordenadores, los datos a intercambiar siempre están disponibles en forma de señal digital. No obstante, para su transmisión podemos optar por la utilización de señales digitales o analógicas. La elección no será, casi nunca, una decisión del usuario, sino que vendrá determinada por el medio de transmisión a emplear.
No todos los medios de transmisión permiten señales analógicas ni todos permiten señales digitales. Como la naturaleza de nuestros datos será siempre digital, es necesario un proceso previo que adecue estos datos a la señal a transmitir.

Paralelo o Serie

   En el interior de la computadora e incluso con algunos periféricos próximos, la transmisión de información se realiza en paralelo, es decir, se transmite simultáneamente una palabra de información, utilizando para ello tantos hilos de comunicación como bits componen la palabra. Todos los medios de transmisión que envían señales a largas distancias utilizan equipos especiales de transmisión para asegurar que las señales introducidas por un extremo lleguen al otro en buenas condiciones pero la utilización del sistema paralelo no es rentable ni fiable ya que aumenta considerablemente la complejidad y el coste de los circuitos; por ello se utiliza la transmisión en serie, enviándose un bit tras otro mediante un único circuito.

                              Dúplex, Símplex y Semidúplex

   Simple (Simplex), Half Duplex (Semiduplex) y Full Duplex (Duplex), son los tres distintos tipos de transmisión de datos e informacion que pueden realizar las computadoras.

   Símplex: En la que la comunicación de información se realiza en un solo sentido. A este tipo de comunicación se le conoce como unidireccional. Un ejemplo de comunicación símplex son las emisiones de los canales de televisión, las cuales se producen siempre en el sentido estudio de TV-televidente. En telemática tenemos el ejemplo de los sistemas de telecontrol o telemedida.
            

   Semidúplex (half-duplex): En la que la comunicación de la información se lleva a cabo en ambos sentidos, pero no simultáneamente. Esto es, se trata de una comunicación bidireccional, donde no hay cruce de información en la línea. La infromación circula en un sentido o en otro, pero no en los dos a la vez. El ejemplo típico de una comunicación semidúplex son las comunicaciones de radioaficionados o con walkie-talkie. En transmisión de datos es utilizado corrientemente el modo semidúplex, incluso sobre circuitos que permiten el modo dúplex.



   Dúplex (Full-Dúplex): En la que la comunicación se puede producir en ambos sentidos simultáneamente. El ejemplo típico de una comunicación dúplex son las comunicaciones telefónicas, donde las dos personas que intervienen en la comunicación pueden hablar en cualquier momento, incluso simultaneamente.

Líneas y Tipos de Redes

TIPOS DE LINEAS:

   Cuando existe la necesidad de conectar permanentemente dos o tres puntos entre sí, podemos utilizar tres formas distintas. Pensemos una Empresa con una Central y dos sucursales, y queremos interconectar permanentemente las dos sucursales con la Central. O el caso de tres Hospitales de una ciudad que desean estar permanentemente conectados entre sí. Para tal fin existe de la posibilidad de contratar con la Compañía Telefónica lo que se denomina una línea punto a punto.


X.25:

   Es un estándar ITU-T para redes de área amplia de conmutación de paquetes. Su protocolo de enlace, LAPB, está basado en el protocolo HDLC (publicado por ISO, y el cual a su vez es una evolución del protocolo SDLC de IBM). Establece mecanismos de direccionamiento entre usuarios, negociación de características de comunicación, técnicas de recuperación de errores. Los servicios públicos de conmutación de paquetes admiten numerosos tipos de estaciones de distintos fabricantes. Por lo tanto, es de la mayor importancia definir la interfaz entre el equipo del usuario final y la red. X.25 está orientado a la conexión y trabaja con circuitos virtuales tanto conmutados como permanentes. En la actualidad se trata de una norma obsoleta con utilidad puramente académica.


Frame Relay:

   Frame Relay o (Frame-mode Bearer Service) es una técnica de comunicación mediante retransmisión de tramas para redes de circuito virtual, introducida por la ITU-T a partir de la recomendación I.122 de 1988. Consiste en una forma simplificada de tecnología de conmutación de paquetes que transmite una variedad de tamaños de tramas o marcos (“frames”) para datos, perfecto para la transmisión de grandes cantidades de datos.
La técnica Frame Relay se utiliza para un servicio de transmisión de voz y datos a alta velocidad que permite la interconexión de redes de área local separadas geográficamente a un coste menor.


ATM:

   ATM (Modo de Transferencia Asíncrona: Multiplexión) Por último y en la actualidad están las líneas ATM permitiéndonos desde la videoconferencia a la transmisión a alta velocidades de imágenes. Como por ejemplo la transmisión de imágenes Radiológicas entre Hospitales, la Tele-Medicina Etc. Una conexión ATM, consiste de "celdas" de información contenidos en un circuito virtual (VC). Estas celdas provienen de diferentes fuentes representadas como generadores de bits a tasas de transferencia constantes como la voz y a tasas variables tipo ráfagas (bursty traffic) como los datos. Cada celda compuesta por 53 bytes, de los cuales 48 (opcionalmente 44) son para trasiego de información y los restantes para uso de campos de control (cabecera) con información de "quién soy" y "donde voy"; es identificada por un "virtual circuit identifier" VCI y un "virtual path identifier" VPI dentro de esos campos de control, que incluyen tanto el enrutamiento de celdas como el tipo de conexión. La organización de la cabecera (header) variará levemente dependiendo de sí la información relacionada es para interfaces de red a red o de usuario a red. Las celdas son enrutadas individualmente a través de los conmutadores basados en estos identificadores, los cuales tienen significado local - ya que pueden ser cambiados de interface a interface.