DISEÑO EN TOPOLOGÍAS DE REDES

Podemos considerar tres aspectos diferentes a la hora de considerar una topología:

1. La topología física, que es la disposición real de los host y de los cables (los medios) en la red.

2. La topología lógica de una red es la forma en que los hosts se comunican a través del medio. Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son broadcast (Ethernet) y transmisión de tokens (Token Ring).

La topología de broadcast simplemente significa que cada host envía sus datos hacia todos los demás hosts del medio de red. Las estaciones no siguen ningún orden para utilizar la red, el orden es el primero que entra, el primero que se sirve. Esta es la forma en que funciona Ethernet.

La transmisión de tokens controla el acceso a la red al transmitir un token eléctrico de forma secuencial a cada host. Cuando un host recibe el token, eso significa que el host puede enviar datos a través de la red. Si el host no tiene ningún dato para enviar, transmite el token hacia el siguiente host y el proceso se vuelve a repetir.

3. La topología matemática, donde los mapas de nodos y los enlaces a menudo forman patrones.

Vamos a ver a continuación los principales modelos de topología. El término topología en redes se refiere a la ubicación física de las computadoras, cables y otro componentes de la red. Topología es un término que muchos profesionales utilizan cuando se refieren del diseño básico de una red. Otros términos que se utilizan para definir un diseño de red son:

Ø Ubicación física.

Ø Diseño

Ø Diagrama

Ø Mapa

La elección de una topología sobre otra va a tener un fuerte impacto sobre:

Ø El tipo de equipo que la red necesita

Ø Las capacidades de este equipo

Ø Desarrollo de la red

Ø La forma en que la red es manejada

Sabiendo sobre las distintas topologías, se llega a entender más las capacidades de los distintos tipos de redes.

Para que las computadoras puedan compartir archivos y poder transmitirlos entre ellos tienen que estar conectados. La mayoría de las redes usan un cable para conectar una computadora a otra, para hacer esto posible.

Sin embargo, esto no es tan simple como conectar un cable de una computadora a otra. Diferentes tipos de cable requieren diferentes tipos de arreglos.

Para que una topología en red funcione bien, necesita un diseño previo. Por ejemplo, una topología en particular puede determinar el tipo de cable que se necesita y como ese cableado recorre el piso, las paredes y el techo.

Las diferentes topologíaS en redes

Las cinco topologías básicas son:

Ø BUS

Ø ESTRELLA

Ø ANILLO

Ø MALLA

Ø ARBOL

Estas topologías pueden ser combinadas en una variedad de topologías híbridas más complejas.

Topología BUS

En esta topología las computadoras están conectadas por un canal de comunicación en línea recta. Esta red es la más común y la más simple. El canal de comunicación único se le suele llamar backbone.

Para entender como las computadoras se comunican en esta topología en red, hay que familiarizarse con tres conceptos:

Ø Mandar la señal

Ø Que la señal rebote

Ø Que termine de rebotar la señal

Los datos de la red se mandan en forma de señales electrónicas a todas las computadoras de la red. Solo una computadora a la vez puede mandar mensajes en esta topología, por esto, el número de computadoras al bus va a afectar el rendimiento de la red. Cuantas más computadoras están conectadas, más computadoras van a estar esperando para mandar datos por el bus y como consecuencia más lenta va a ser la conexión por red. Todos los factores van a alterar el rendimiento de la red:

Ø Tipos de cables utilizados en la red

Ø Distancia entre computadoras en la red

Ø Tipo de aplicaciones siendo ejecutadas en red

Las computadoras conectadas a un bus, o transmiten datos a otras computadoras en la red o esperan recibir datos de otras computadoras de la red. Ellas no son responsables de transmitir datos de una computadora a otra. Por consecuencia, si una computadora falla, no afecta al resto de la red.

Como los datos son mandados a toda la red, estos viajan de una punta del cable a la otra. Si se permite que la señal continúe ininterrumpidamente, esta va a seguir rebotando ida y vuelta por el cable y va a prevenir que las computadoras sigan transmitiendo datos. Para que esto no pase, la señal tiene que ser parada si tuvo la oportunidad de llegar al destino correcto.

Para impedir que la señal siga rebotando por todo el cable, se coloca un terminator en cada punta del cable para que absorba todas las señales. Esto permite que el cable se libere de estas señales para que otras computadoras puedan mandar datos.

Cada punta del cable tiene que ser enchufada a una terminal para impedir que la señal siga rebotando. Si esto no ocurre la actividad en red se va a interrumpir. Las computadoras en la red van a poder seguir funcionando solas pero mientras que haya un cable desconectado no van a poder compartir datos.

El cable de una topología bus se puede expandir de dos formas distintas:

Una forma, es utilizando un componente llamado barrel conector que lo que hace es conectar dos partes del cable, creando un cable mas largo. La desventaja de este conector es que hace que la señal sea más débil. Si se utilizan demasiados conectores, se puede llegar a dar el caso que la señal no se reciba correctamente.

La otra forma es utilizar un dispositivo llamado repeater que se utiliza para conectar dos cables. Lo que hace este dispositivo es aumentar la señal para que llegue a su destino. Recibe una señal débil y la transforma en una señal de normal transferencia. Se sobreentiende que este dispositivo es mejor que el barrel conector porque permite que una señal viaje a grandes distancias sin que se debilite

VENTAJAS

· Facilidad de añadir estaciones de trabajo

· Manejo de grandes anchos de banda

· Muy económica

· Soporta de decenas a centenas de equipos

· Software de fácil manejo

· Sistema de simple manejo

DESVENTAJAS

· El tiempo de acceso disminuye según el número de estaciones.

· Cuando el número de equipos es muy grande el tiempo de respuesta es más lento.

· Dependiendo del vínculo puede presentar poca Inmunidad al ruido.

· Las distorsiones afectan a toda la red.

· La rotura de cable afecta a muchos usuarios.

· Como hay un solo canal, si este falla, falla toda la red.

· Posible solucionar redundancia.

· El cable central puede convertirse en un cuello de botella en entornos con un tráfico elevado, ya que todas alas estaciones de trabajo comparten el mismo cable. Es difícil aislar los problemas de cableado en la red y determinar que estación o segmento de cable los origina, ya que todas las estaciones están en el mismo cable. Una rotura de cable hará caer el sistema.

Topología en ESTRELLA

En esta topología todos los cables de todas las computadoras son conectados a un dispositivo central llamado hub. Los datos de una computadora son transmitidos por el hub al resto de las computadoras en red. Esta topología apareció con la utilización de la computadora mainframe. La ventaja de esta topología es que todos lo procesos son centralizados y esto permite un fácil control de trafico. Sin embargo, como cada

computadora tiene que ser conectada al hub, esta topología requiere un gran cablerio para que funcione. Si el hub deja de funcionar, toda la red se para. Si una computadora se rompe el resto de la red sigue funcionando normalmente.

Este tipo de red es adecuado cuando se tiene una computadora central muy poderosa rodeada de maquinas menos potentes que sirven únicamente como terminales de entrada y salida de datos, ya que todos los extremos de la red tienen acceso a los recursos de la maquina principal de manera directa, sin interferencia de elementos intermedios.

También pude ser usada con redes Punto a Punto, de tal forma que todas las computadoras, con iguales características, están conectadas al HUB o concentrador y cualquiera de ellas puede tener acceso a las demás. Es una configuración ampliamente utilizada a nivel empresarial.

De esta manera se consiguen enormes velocidades de transferencia de datos, lo que resulta ideal para sistemas que manejen flujos muy grandes de información entre la computadora central y sus terminales. Su principal inconveniente es la necesidad de colocar un cable exclusivo para cada terminal.

VENTAJAS

· Estructura simple

· Cada PC es independiente de los demás

· Facilidad para detectar pc's que estén causando problema en la red

· Fácil conexión a la red

· Son las mejores para aplicaciones que estén ligadas a gran capacidad de procesamiento

· Permite añadir nuevas computadoras a la red.

· Control de tráfico centralizado.

· LA falta de una computadora no afecta a la red.

DESVENTAJAS

· Limitación en rendimiento y confiabilidad

· Su funcionamiento depende del servidor central

· Su crecimiento depende de la capacidad del servidor central

· La distancia entre las estaciones de trabajo y el servidor

Topología ANILLO

Esta topología conecta a las computadoras con un solo cable en forma de circulo. Con diferencia de la topología bus, las puntas no están conectadas con un terminados. Todas las señales pasan en una dirección y pasan por todas las computadoras de la red. Las computadoras en esta topología funcionan como repeaters, porque lo que hacen es mejorar la señal. Retransmitiéndola a la próxima computadora evitando que llegue débil dicha señal. La falla de una computadora puede tener un impacto

profundo sobre el funcionamiento de la red.

La principal ventaja de la red de anillo es que se trata de una arquitectura muy sólida, que pocas veces entra en conflictos con usuarios.

Muchas empresas e instituciones grandes prefieren tener sus computadoras conectadas en una arquitectura de anillo gracias a que esta forma de conexión es especialmente favorecida por los grandes proveedores de acceso a Internet. Debido precisamente a su poderío.

Doble anillo (Token ring): Un método de transmisión de datos alrededor del anillo se denomina token passing. Esta técnica consiste en que la computadora emisora transmita un dato que la computadora receptora la reciba y que esta mande una señal de respuesta informando que recibió el dato correctamente. Todo esto se hace a la velocidad de la luz. Las redes Token Ring no tienen colisiones. Si el anillo acepta el envío anticipado del token, se puede emitir un nuevo token cuando se haya completado la transmisión de la trama. Las redes Token Ring usan un sistema de prioridad sofisticado que permite que determinadas estaciones de alta prioridad designadas por el usuario usen la red con mayor frecuencia. Las tramas Token Ring tienen dos campos que controlan la prioridad: el campo de prioridad y el campo de reserva.

Sólo las estaciones cuya prioridad es igual o superior al valor de prioridad que posee el token pueden tomar ese token. Una vez que se ha tomado el token y éste se ha convertido en una trama de información, sólo las estaciones cuyo valor de prioridad es superior al de la estación transmisora pueden reservar el token para el siguiente paso en la red. El siguiente token generado incluye la mayor prioridad de la estación que realiza la reserva. Las estaciones que elevan el nivel de prioridad de un token deben restablecer la prioridad anterior una vez que se ha completado la transmisión.

Las redes Token Ring usan varios mecanismos para detectar y compensar las fallas de la red. Uno de los mecanismos consiste en seleccionar una estación de la red Token Ring como el monitor activo. Esta estación actúa como una fuente centralizada de información de temporización para otras estaciones del anillo y ejecuta varias funciones de mantenimiento del anillo. Potencialmente cualquier estación de la red puede ser la estación de monitor activo.

Una de las funciones de esta estación es la de eliminar del anillo las tramas que circulan continuamente. Cuando un dispositivo transmisor falla, su trama puede seguir circulando en el anillo e impedir que otras estaciones transmitan sus propias tramas; esto puede bloquear la red. El monitor activo puede detectar estas tramas, eliminarlas del anillo y generar un nuevo token.

VENTAJAS

· El sistema provee un acceso equitativo para todas las computadoras

· El rendimiento no decae cuando muchos usuarios utilizan la red.

Desventajas

· La falla de una computadora altera el funcionamiento de toda lea red.

· Las distorsiones afectan a toda la red.

Topología en MALLA.

La topología en malla principalmente nos ofrece redundancia. En esta topología todas las computadoras están interconectadas entre sí por medio de un tramado de cables. Esta configuración provee redundancia porque si un cable falla hay otros que permiten mantener la comunicación. Esta topología requiere mucho cableado por lo que se la considera muy costosa. Muchas veces la topología MALLA se va a unir a otra topología para formar una topología híbrida.

Las redes en malla son aquellas en las cuales todos los nodos están conectados de forma que no existe una preeminencia de un nodo sobre otros, en cuanto a la concentración del tráfico de comunicaciones.

En muchos casos la malla es complementada por enlaces entre nodos no adyacentes, que se instalan para mejorar las características del trafico.

Este tipo de redes puede organizarse con equipos terminales solamente (en lugar de nodos), para aquellos casos en que se trate de redes de transmisión de datos.

Estas redes permiten en caso de una iteración entre dos nodos o equipos terminales de red, mantener el enlace usando otro camino con lo cual aumenta significativamente la disponibilidad de los enlaces.

· Baja eficiencia de las conexiones o enlaces, debido a la existencia de enlaces redundantes.

· Por tener redundancia de enlaces presenta la ventaja de posibilitar caminos alternativos para la transmisión de datos y en consecuencia aumenta la confiabilidad de la red.

· Como cada estación esta unida a todas las demás existe independencia respecto de la anterior.

· Poco económica debido a la abundancia de cableado.

· Control y realización demasiado complejo pero maneja un grado de confiabilidad demasiado aceptable.

Topología en ÁRBOL

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

Ventajas

· Cableado punto a punto para segmentos individuales.

· Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware.

Desventajas

· 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.

· Es más difícil su configuración.

Las redes de ordenadores se montan con una serie de componentes de uso común y que es mayor o menor medida aparece siempre en cualquier instalación.

HUB

Existen tres tipos de hubs:

Ø Hubs activos

Ø Hubs pasivos

Ø Hubs híbridos

Hubs Activos

La mayoría de los hubs son activos, lo que quiere decir que regeneran y retransmiten señales de la misma manera que los repeaters. Estos hubs generalmente tienen de ocho a doce puertos para poder conectarse a distintas computadoras. Los hubs activos necesitan de corriente eléctrica para poder funcionar.

Hubs pasivo

Algunos hubs son pasivos, su tarea es permitir que las señales pasen sin regenerarlas. Los hubs pasivos no requieren corriente eléctrica para su funcionamiento.

Hubs híbridos

Estos hubs son los más avanzados, se conectan a diferentes tipos de cables para mantener una conexión en red. Generalmente se conectas a otros hubs denominados subhubs.

Consideraciones sobre los hubs

Los sistemas que utilizan hubs son versátiles y ofrecen ventajas con respecto a otros sistemas que no utilizan hub.

En una topología bus si un cable se rompe la red deja de funcionar. Con hubs, sin embargo, si un cable se rompe esto solamente va a afectar un segmento limitado de la red.

Las topologías que utilicen hub tienen los siguientes beneficios:

Ø Los cables pueden ser cambiados

Ø Diferentes puertos pueden ser utilizados para una gran variedad de cables

Ø Permite un control del trafico centralizado

Brigde

El bridge es una unidad funcional que interconecta dos redes de area local (LAN)que usan el mismo protocolo de control de enlace lógico pero que pueden usar distintos protocolos de control de acceso al medio.

Características

Ø Lectura de todas las tramas de ambas LAN, transmisión y retransmisión de A hacia B y de B hacia A, haciendo uso del protocolo de control de acceso al medio de red.

Ø No modifica el contenido de la trama.

Ø Las tramas son copiadas de una LAN y repetidas con el mismo patrón de bit de la otra LAN.

Ø Debe tener memoria temporaria para los picos de demandas.

Ø Puede conectar más de dos LAN.

Ø Tiene capacidad de Encaminamiento (guía al paquete de transmisión a la LAN de destino) y de Direccionamiento (según el N° de IP de destino que tiene el paquete, el bridge se encarga de direccionar su distribución a la estación de trabajo correspondiente). La LAN se desentiende de dirigir la información de a una determinada LAN

Un Hub no tiene capacidad de encaminamiento y direccionamiento.

Combinaciones híbridas de topologías

Existen tres:

Ø Estrella bus

Ø Estrella anillo

Ø Peer to peer

Estella bus: la estrella bus es una combinación de la topología bus y estrella. En esta topología varias redes de topología estrellas son unidas a través de una comunicación en forma de bus

Si una computadora deja de funcionar, esto no afecta al resto de la red. Si un hub deja de funcionar, todas las computadoras conectadas a ese hub dejaran de comunicarse entre sí, si este hub esta conectado a otros hubs la conexión entre ellas deja de funcionar.

Estrella anillo: Esta topología es muy parecida a la anterior; esta consiste en un hub que mantiene la conexión en forma de anillo

Peer to peer: esta topología se utiliza en las pequeñas oficinas para transmitir datos entre computadoras. Esta red puede tener la topología estrella o bus.

Cuadro comparativo de Topologías

		VINCULO		FACILIDAD	DESVENTAJA
	TRAFICO	REQUERIDO	COSTO	DE AÑADIR	MAS
				EQUIPOS	IMPORTANTE
	fácil controlar	fibra óptica	no es alto el costo	muy fácil	depende de
	el tráfico e/	porque el tráfico	en vínculos ya que	la nueva terminal	un solo vínculo
BUS	distintos equipos	es muy importante	utiliza uno solo a lo	debe "colgarse" del	toda la red
	terminales		largo de la red	cable simplemente
	fácil de controlar	el par trenzado es	se usa más cantidad	depende de la	se debe usar
	su tráfico, el cual	aceptable ya que no	de cables y hubs	posibilidad del hub	un cable para
ESTRELLA	es mu sencillo	hay problemas		(cantidad de puertos)	cada terminal
		de tráfico

	son raras las	preferentemente	moderado	para conectar otro	la falla de una PC
	congestiones	fibra óptica		nodo se debe	altera la red, asi
ANILLO	causadas por			paralizar la red	como las
	el cableado				distorsiones

	en caso de averías	aunque lo ideal es	muy alto debido	quizá el más	poco económica
	se orienta el	la fibra óptica, el	a la redundancia	complicado por	aunque el costo
MALLA	tráfico por caminos	par trenzado es	en cableado, bridges,	la estructura del	trae beneficios
	alternativos	aceptable	routers, patcheras	cableado tan	mucho mayores
			moderado	abundante