topología de redes

Topología de redes

La topología o forma lógica de una red se define como la forma de tender el cable a estaciones de trabajo individuales; por muros, suelos y techos del edificio. Existe un número de factores a considerar para determinar cual topología es la más apropiada para una situación dada.

La topología en una red es la configuración adoptada por las estaciones de trabajo para conectarse entre si.

Topologías más Comunes

Bus: Esta topología permite que todas las estaciones reciban la información que se transmite, una estación transmite y todas las restantes escuchan. Consiste en un cable con un terminador en cada extremo del que se cuelgan todos los elementos de una red. Todos los nodos de la red están unidos a este cable: el cual recibe el nombre de "Backbone Cable". Tanto Ethernet como Local Talk pueden utilizar esta topología.

El bus es pasivo, no se produce regeneración de las señales en cada nodo. Los nodos en una red de "bus" transmiten la información y esperan que ésta no vaya a chocar con otra información transmitida por otro de los nodos. Si esto ocurre, cada nodo espera una pequeña cantidad de tiempo al azar, después intenta retransmitir la información.

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Anillo: Las estaciones están unidas unas con otras formando un círculo por medio de un cable común. El último nodo de la cadena se conecta al primero cerrando el anillo. Las señales circulan en un solo sentido alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo. Con esta metodología, cada nodo examina la información que es enviada a través del anillo. Si la información no está dirigida al nodo que la examina, la pasa al siguiente en el anillo. La desventaja del anillo es que si se rompe una conexión, se cae la red completa.


Estrella: Los datos en estas redes fluyen del emisor hasta el concentrador, este realiza todas las funciones de la red, además actúa como amplificador de los datos.

La red se une en un único punto, normalmente con un panel de control centralizado, como un concentrador de cableado. Los bloques de información son dirigidos a través del panel de control central hacia sus destinos. Este esquema tiene una ventaja al tener un panel de control que monitorea el tráfico y evita las colisiones y una conexión interrumpida no afecta al resto de la red.


Híbridas: El bus lineal, la estrella y el anillo se combinan algunas veces para formar combinaciones de redes híbridas.

Anillo en Estrella: Esta topología se utiliza con el fin de facilitar la administración de la red. Físicamente, la red es una estrella centralizada en un concentrador, mientras que a nivel lógico, la red es un anillo.

"Bus" en Estrella: El fin es igual a la topología anterior. En este caso la red es un "bus" que se cablea físicamente como una estrella por medio de concentradores.

Estrella Jerárquica: Esta estructura de cableado se utiliza en la mayor parte de las redes locales actuales, por medio de concentradores dispuestos en cascada par formar una red jerárquica.


Árbol: Esta estructura se utiliza en aplicaciones de televisión por cable, sobre la cual podrían basarse las futuras estructuras de redes que alcancen los hogares. También se ha utilizado en aplicaciones de redes locales analógicas de banda ancha.

Trama: Esta estructura de red es típica de las WAN, pero también se puede utilizar en algunas aplicaciones de redes locales (LAN). Las estaciones de trabajo están conectadas cada una con todas las demás.

Mecanismos para la resolución de conflictos en la transmisión de datos:

CSMA/CD: Son redes con escucha de colisiones. Todas las estaciones son consideradas igual, es por ello que compiten por el uso del canal, cada vez que una de ellas desea transmitir debe escuchar el canal, si alguien está transmitiendo espera a que termine, caso contrario transmite y se queda escuchando posibles colisiones, en este último espera un intervalo de tiempo y reintenta de nuevo.

Token Bus: Se usa un token (una trama de datos) que pasa de estación en estación en forma cíclica, es decir forma un anillo lógico. Cuando una estación tiene el token, tiene el derecho exclusivo del bus para transmitir o recibir datos por un tiempo determinado y luego pasa el token a otra estación, previamente designada. Las otras estaciones no pueden transmitir sin el token, sólo pueden escuchar y esperar su turno. Esto soluciona el problema de colisiones que tiene el mecanismo anterior.

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 la 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 cundo 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.

COMPONENTES DE UNA RED

Una red de computadoras está conectada tanto por hardware como por software. El hardware incluye tanto las tarjetas de interfaz de red como los cables que las unen, y el software incluye los controladores (programas que se utilizan para administrar los dispositivos y el sistema operativo, el software de red que administra la red).

Servidor : éste ejecuta el sistema operativo de red y ofrece los servicios de red a las estaciones de trabajo.

Estaciones de Trabajo: Cuando una computadora se conecta a una red, la primera se convierte en un nodo de la última y se puede tratar como una estación de trabajo o cliente. Las estaciones de trabajos pueden ser computadoras personales con el DOS, Macintosh, Unix, OS/2 o estaciones de trabajos sin discos.

Tarjetas o Placas de Interfaz de Red: Toda computadora que se conecta a una red necesita de una tarjeta de interfaz de red que soporte un esquema de red específico, como Ethernet, ArcNet o Token Ring. El cable de red se conectará a la parte trasera de la tarjeta.

Sistema de Cableado: El sistema de la red está constituido por el cable utilizado para conectar entre sí el servidor y las estaciones de trabajo.

Recursos y Periféricos Compartidos: Entre los recursos compartidos se incluyen los dispositivos de almacenamiento ligados al servidor, las unidades de discos ópticos, las impresoras, los trazadores y el resto de equipos que puedan ser utilizados por cualquiera en la red.

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.

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:

Ubicación física.

Diseño

Diagrama

Mapa

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

El tipo de equipo que la red necesita

Las capacidades de este equipo

Desarrollo de la red

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.

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:

Mandar la señal

Que la señal rebote

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:

Tipos de cables utilizados en la red

Distancia entre computadoras en la red

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.

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