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.