Topologias de Red

Topologías de Red

Todas las redes se crean para administrar las necesidades informáticas y personales y de organización. Algunas redes realizan tareas que tienen que ver con los negocios, mientras que otras realizan tareas científicas. Hay varias formas de diseñar una red para tener en cuenta las necesidades de aquellos que las utilizan. Para instalar una red que cumpla las necesidades de los usuarios hay que realizar una importante inversión. Esta inversión incluye el cableado, equipos de red, servidores de archivos, estaciones de trabajo, hosts, software y mantenimiento.

El diseño de la red y la protección de la inversión que hay que realizar, son dos conceptos que están relacionados. El diseño de la red afecta la vida de la inversión en la red. Algunos diseños tienen un costo pequeño pero el gasto en mantenimiento o en actualización es elevado. La puesta en marcha de algunos diseños tiene un costo mayor pero su mantenimiento es más barato y ofrecen formas de actualización más sencillas.

El mejor punto para comenzar a comprender lo que es una red a través de su topología.

La topología es el diseño físico de una red en combinación son sus características lógicas. El diseño físico es como una fotografía realizada desde arriba o un mapa de cómo se instala el cableado en una oficina, en un edificio o a través de una universidad. La instalación completa del cable se denomina instalaciones eléctricas. La parte lógica de una topología ES EL CAMINO QUE LLEVA UN PAQUETE AL TRANSMITIRSE POR la RED

Una topología de red esta compuesta por el diseño físico del cable y el camino lógico que siguen los paquetes de una red al trasmitirse por el cable.

La instalación eléctrica es el cableado completo de la red.

El diseño de la red puede ser descentralizado, conectando las estaciones de trabajo de la red entre si mediante cable, o bien puede ser centralizado, conectando cada uno de los ordenadores a un dispositivo central que despeche los paquetes entra las diferentes estaciones de trabajo, los diseños centralizados se asemejan a una estrella y los brazos de la estrella llegan a cada una de las estaciones de la red. Los diseños descentralizados se asemejan a los escaladores de una montaña, porque cada uno d ellos esta situado en una posición distinta de la montaña pero todos ellas se encuentran unidos por una cuerda larga.

Tres topologías de las más importantes son: bus, anillo y estrella. Seleccionar la mejor topología para una instalación requiere que el administrador de la red considere varias cuestiones importantes, como las siguientes:

¿Qué aplicaciones serán utilizadas en la red?

¿Qué tipo de hosts y servidores de archivos se conectaran?

¿La red estará conectada a otras redes?

¿La red tendrá aplicaciones críticas?

¿La velocidad de los datos es importante?

¿Qué nivel de seguridad se necesita?

¿Cuál es el crecimiento anticipado de la utilización de la red?

Las aplicaciones que se van a utilizar en la red influyen en el trafico de la red. El trafico de la red es el numero y la frecuencia de los paquetes que se transmiten. Si los usuarios de la red acceden fundamentalmente y la frecuencia de los paquetes que se transmiten. Si los usuarios de la red acceden fundamentalmente a los programas procesadores de texto, el trafico por la red será relativamente pequeño y la mayoría del trabajo se realizara en las estaciones de trabajo en lugar de hacerlo en la red. Las aplicaciones cliente/servidor. Las redes en las que hay intercambios frecuentes de información en bases de datos, tales como archivos de Microsoft Access o SQL Server, tienen un nivel medio-alto de tráfico. El software de publicaciones y el científico generan grandes niveles de tráfico porque suponen grandes archivos de datos.

El trafico de red es el numero, el tamaño y al frecuencia de los paquetes transmitidos por la red en un tiempo dado.

La influencia de los hosts y de los servidores de una red están estrechamente ligados al tipo de aplicaciones software que se utilizan. Por ejemplo, un servidor de bases de datos que de manera constante esta accediendo para generar informes financieros y cálculos de ventas es probable que produzca mas trafico de red que un servidor de archivos que se utiliza ocasionalmente para acceder a cartas comerciales o plantillas de cartas.

La topología de una red también se ve afectada si van a conectarse a ella otras redes. La topología de una red de un pequeño negocio que nunca vaya a tener más de cuatro computadoras será diferente de la topología necesaria en un complejo industrial. El pequeño negocio es improbable que se conecte a otras redes, excepto en el caso de que se tenga una conexión a Internet. El complejo industrial puede estar formado por varias redes interconectadas y, por ejemplo, puede haber una red para controlar la fabrica, otra red para el sistema financiero y otra red la interconexión de computadoras.

El administrador de la red deberá preguntarse si la aplicaciones de la red tienen aplicaciones críticas. Una red que se utiliza para pagar la nomina de una empresa es una aplicación critica. Este tipo de red necesita una topología que incluya redundancia de sistema. Por ejemplo, esa red debe incluir caminos alternativos para la transmisión de los datos, ya que si una parte de la red fallase, se erraria en el pago de la nomina. A este tipo de tecnología se le conoce como tecnología tolerante a fallas.

Un servicio de hardware o una aplicación software son aplicaciones criticas si suponen un negocio importante o una función de soporte, tal como una matricula de universidad, una orden de entrada en un almacen o el pago de la nomina.

La tolerancia a fallas es la disponibilidad de software o hardware de seguridad para que las funciones de la computadora puedan seguir funcionando sin interrupciones en caso de producirse una falla, tal como una falla en la alimentación o en la unidad de disco duro.

Algunas redes, como aquellas en las que se transmiten grandes archivos, necesitan la capacidad de transmitir datos a gran velocidad. La velocidad de la red es importante para la productividad de los usuarios de la red. Cuando se transmiten grandes archivos, tal como imágenes o gráficos, a grandes distancias es necesario tener una capacidad de alta velocidad. La seguridad es otro de los temas que influyen en el diseño de la red. La seguridad es la protección de los datos para que solo las personas autorizadas tengan acceso a la información confidencial. La seguridad implica que haya servicios de red que permitan restricciones sobre quien puede acceder a los directorios, los archivos, las impresoras, los servidores de archivos y las aplicaciones de software. También puede incluir la encriptación de datos para codificar paquetes y que solo los nodos autorizados puedan decodificarlos. En las redes de alta seguridad se usan cables de fibra óptica para minimizar el riesgo de que se cuelguen del cable y puedan capturar paquetes.

Topología en bus

La topología de bus consiste en un cable que va desde un PC o servidor de archivos hasta el siguiente, de forma similar a una ruta de un autobús urbano. Un autobús urbano en su ruta tiene un punto de comienzo, un punto de finalización y una serie de paradas a lo largo del recorrido.

Una topología de bus es una red que esta configurada para que los nodos estén conectados a un segmento del cable a lo largo de la línea, con una impedancia terminal o resistencia de carga en cada extremo.

En la topología de bus hay que conectar una resistencia de carga en cada uno de los extremos de cable. Los paquetes de datos son ercibidos en cada una de las estaciones. Para evitar que dos estaciones transmitan al mismo tiempo sin que se den cuenta (lo que hace a ambos paquetes inservibles) se requiere un tamaño minimo del paquete y una longitud máxima del cable. El segmento del bus debe estar comprendido de las especificaciones de longitud IEEE para asegurar que se detectan las colisiones (transmisiones simultaneas de dos computadoras). Las especificaciones relacionadas con las distancias se verán en el capitulo 4. La figura 3-1 muestra una red en bus.

En las redes en bus las resistencias de carga son importantes porque marcan la terminación física de los segmentos. En realidad, una resistencia de carga es una resistencia eléctrica que absorbe la señal cuando esta alcanza el final de la red. Sin una resistencia de carga el segmento no cumplirá las especificaciones del IEEE, y las señales no serán fiables debido a que la señal puede reflejarse por el mismo camino por el que ha llegado.

Un diseño de bus tradicional trabaja correctamente en pequeñas redes y su puesta en marcha es relativamente barata. Al principio los costos están minimizados porque un diseño en bus necesita menos cable que otras topologías.

También es fácil añadir una estación de trabajo para ampliar el bus una distancia corta en una habitación o en una oficina. La desventaja es que el costo de administración puede ser elevado. Por ejemplo, es difícil aislar un único nodo que funcione de forma incorrecta, o un segmento de cable con sus conectores pueden tirar abajo la red entera.

Los equipos de red modernos hacen que eso sea menos probable. Otra desventaja es que el bus puede llegar a congestionarse con el trafico de la red, y por lo tanto se necesitaran instalar puentes y otros equipos para controlar el flujo de trafico. La tabla 3-1 resume las ventajas e inconvenientes de la topología de bus.
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Ventajas


Funciona correctamente para redes pequeñas

El costo de implementación es barato en redes pequeñas

Necesita menos cable

Resulta fácil añadir nuevas estaciones de trabajo

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Inconvenientes


El costo de administración a menudo es alto

Es difícil aislar un nodo que funcione mal o un segmento de cable y sus conectores asociados

Existe la posibilidad de que un nodo defectuoso tire abajo la red entera.

El trafico por la red puede llegar a congestionarla

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Topología en anillo


La topología en anillo es un camino continuo para los datos, sin puntos lógicos de inicio sin final y sin resistencias de carga. Las estaciones de trabajo y los servidores de archivos están conectados al cable alrededor del anillo (consulte la figura 3-2)

Cuando se transmiten los datos por el anillo, van de nodo en nodo hasta que encuentran el nodo destino. A menudo los datos no pasan por toda las estaciones porque se pude alcanzar el nodo destino antes de que los datos hayan recorrido el circulo completo.

Una topología en anillo es una red en forma de anillo o circulo, con los nodos conectados alrededor del anillo.

Cuando se desarrollo por primera vez la topología en anillo se permitía que los datos viajasen solamente en una dirección, parándose en el nodo que originaba la transmisión. Las tecnologías de lata velocidad de red en anillo consisten en dos anillos para la transmisión de datos redundante en direcciones opuestas (consulte la figura 3-3)

Una ventaja de la topología en anillo es que mas fácil de administrar que la topología de bus. Los equipos de red que se utilizan para construir una red en anillo hacen que sea mas fácil de localizar un problema en el cableado o en un nodo defectuoso.

Esta topología es también adecuada para transmitir señales a distancias grandes en un red de area local (LAN), también maneja volúmenes grandes de información mejor que la topología de bus. En conjunto las comunicaciones son mas fiables en la topología en anillo que en la de bus.

Un inconveniente es que la topología en anillo necesita mas equipos de red y cableado al comienzo. Otra desventaja es que el anillo no es tan utilizado como la topología de bus, ya que hay pocos equipos y pocas opciones para ampliar a comunicaciones de alta velocidad. La tabla 3-2 hace un resumen de las ventajas e inconvenientes de la topología en anillo.

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Ventajas


Es mas fácil de administrar que la de bus

Es mas fácil de localizar los problemas de los nodos y el cableado

Esta topología es buena para distancias grandes

Maneja de forma correcta los grandes volúmenes de trafico

Es muy fiable

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Inconvenientes


Necesita mas equipos de red y mas cableado al principio que la topología de bus

No hay tantos equipos en anillos como en al topología de bus




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Topología en estrella


La topología en estrella se diseña como si fuese una estrella. Este tipo de diseño de comunicaciones es el mas antiguo, ya que es el fundamento de los sistemas de conmutación telefónico. Aunque es el método de diseño mas antiguo, los avances en la tecnología de redes han hecho de la topología en estrella una buena opción en la redes modernas. El diseño físico de la topología en estrella consta de muchos nodos conectados a un concentrador (hub)(consulte la fig 3-4) Los segmentos del cableado de comunicación individual son radios desde el concentador (hub), como los rayos de una estrella.

La topología en estrella es una red configurada con un concentrador y segmentos individuales del cableado conectados al concentrador (hub) formando una estrella.

Un concentrador (hub) es un dispositivo central que se utilza en la topología en estrella para unir los segmentos individuales del cableado o a redes de area local individuales en una única red. A los concentradores también se les llama unidades de acceso o simplemente hub.

Los costos de puesta en amrcha inicial de una red con topología en estrella sin hoy en dia inferiores a los de una red de bus y comprables a los de una red en anillo. Esto se debe a que los costos de los equipos de red han disminuido bastante desde hace unos cuantos años.

Al igual que la topología en anillo, la topología en estrella es más fácil de administrar que la de bus tradicional debido a que los nodos que funcionan mal pueden detectarse rápidamente.

El equipo d ela red puede aislar fácilmente un cable de conexión o un nodo que este dañado y ocuparse de que lso demás nodos no se vean afectados. Las redes en estrella se amplian fácilmente