Estructura y Topologías de las Redes Informáticas.


Estructura de redes

Estructura de redes
Una de las primeras y más importantes redes abiertas es la Arpanet (USA). Su nombre viene de Advanced Research Projects Agency, que pertenece al DOD o Department of Defense. A finales de los años 60 esta red conectaba los departamentos de ciencias de varias universidades y algunas empresas privadas. Actualmente cubre medio globo terrestre, desde Hawaii hasta Noruega. Mucho del presente conocimiento sobre redes es consecuencia directa del proyecto Arpanet.
Arpanet diferencia en una red los siguientes elementos:
  • Host: Máquinas que ejecutan procesos de usuario (aplicaciones). En esta definición se incluyen los mecanismos de acceso a la sub-red.
  • Sub-Red: Mecanismos que permiten el paso de información de un host a otro. En la mayor parte de las redes de área extendida, una sub-red consiste de dos componentes diferentes: las líneas de transmisión y los IMP:
Líneas de transmisión; también se denominan circuitos o canales. Es el medio físico a través del cual se realiza la transmisión de los datos.

I.M.P. (Interface Message processor): también llamados nodos, conmutadores de paquetes, ordenadores de comunicaciones, intercambiadores de datos, sistemas intermedios, etc. Son ordenadores especializados que sólo ejecutan programas de comunicaciones. Su misión es habilitar una conexión entre en dos o más líneas de transmisión. Cuando los datos llegan por una línea de entrada, el elemento de conmutación deberá seleccionar una línea de salida para reexpedirlos.


Tipos de topologías de red

Se denomina topología de red a la forma geométrica en que están distribuidos en las estaciones de trabajo y los cables que la conectan. Las estaciones de trabajo de una red se comunican entre sí mediante una conexión física, y el objeto de la topologías es buscar la forma más económica y eficaz de conectarlas para, al mismo tiempo, facilitar la fiabilidad del sistema, evitar los tiempos de espera en la transmisión de datos, permitir un mejor control de la red y permitir de forma eficiente el aumento del número de ordenadores en la red.

  • Topología Físicas: es la forma que adopta un plano esquemático del cableado estructura física de la red, también hablamos de métodos de control.
  • Topología Lógicas: es la forma de cómo la red reconoce a cada conexión de estación de trabajo.

Se clasifican en: Las formas más habituales que nos podemos encontrar en estas redes informáticas son las siguientes:

Topología de red en bus
En ella todas las estaciones comparten el mismo canal de comunicaciones, toda la información circula por ese canal y cada una de ellas recoge la información que le corresponde. Es una de las más utilizadas y la podemos encontrar en las llamadas redes Ethernet.

Este tipo de red es sencillo de instalar, la cantidad de cable utilizada es mínima, tiene una gran flexibilidad a la hora de aumentar o disminuir el número de estaciones y el fallo de una estación no repercute en la red. Sin embargo, la ruptura de una cable puede dejarla totalmente inutilizada. Los inconvenientes que nos podemos encontrar en este tipo de red son:

  • La longitud no puede sobrepasar los 2000 metros.
  • No es demasiado segura ya que otros usuarios pueden recopilar información sin ser detectados.

Al haber un único bus, aunque varias estaciones intenten transmitir a la vez, solo una de ellas podrá hacerlo. Esto supone que cuantas más estaciones tenga la red, mas complicado será el control de flujo.

Ventajas:
  • Es la más barata. Apta para oficinas medianas y chicas.

Desventajas:
  • Si se tienen demasiadas computadoras conectadas a la vez, la eficiencia baja notablemente.

Es posible que dos computadoras intenten transmitir al mismo tiempo provocando lo que se denomina “colisión”, y por lo tanto se produce un reintento de transmisión.Un corte en cualquier punto del cable interrumpe la red

Topología de red en anillo

En ella todas las estaciones están conectadas entre sí formando un anillo, de forma que cada estación sólo tiene contacto directo con otras dos. En las primeras redes de este tipo los datos se movían en una única dirección, de manera que toda la información tenía que pasar por todas las estaciones hasta llegar a la de destino donde se quedaba. Las redes más modernas disponen de dos canales y transmiten en direcciones diferentes por cada uno de ellos. Actualmente podemos encontrar este entorno en redes Token Ring de IBM.

Este tipo de redes permite aumentar o disminuir el número de ordenadores sin dificultad, pero a medida que aumenta el flujo de información, será menor la velocidad de respuesta de la red. Un fallo en una estación puede dejar bloqueada la red, pero un fallo en un canal de comunicaciones la dejará bloqueada en su totalidad, siendo difícil localizar el fallo.

Ventajas:
  • No existen colisiones, Pues cada paquete tienen una cabecera o TOKEN que identifica al destino.

Desventajas:
  • La caída de una estación interrumpe toda la red. Actualmente no hay conexiones físicas entre estaciones, sino que existen centrales de cableado o MAU que implementa la lógica de anillo sin que estén conectadas entre si evitando las caídas.
  • Es cara, llegando a costar una placa de red lo que una estación de trabajo. 

Topología de red en estrella

Este tipo de red de ordenadores es de las más antiguas. Todas las estaciones de trabajo están conectadas directamente al servidor y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de él. Este método de topología permite añadir o quitar máquinas fácilmente. Si se produce un fallo en alguna de las estaciones, no repercutirá en el funcionamiento general de la red, pero si el servidor falla, toda la red se vendrá abajo. El coste e implementación de este tipo de red de computadoras es caro debido a la gran cantidad de cableado y lo complejo de su estructura.
Ventajas:
  • La ausencia de colisiones en la transmisión y dialogo directo de cada estación con el servidor.
  • La caída de una estación no anula la red.

Desventajas:
  • Baja transmisión de datos.

Topología estrella/bus
En esta topología se combinan dos tipos de red anteriormente mencionados. Un multiplexor de señal ocupa el lugar del ordenador central de la configuración en estrella, estando determinadas estaciones de trabajo conectadas a él, y otras conectadas en bus junto a los multiplexores. Esta tipo de red ofrece ventajas en edificios que cuentan con grupos de trabajo separados por grandes distancias.
Como se ha visto, existen diferentes tipos de redes para unir ordenadores, estaciones de trabajo, servidores, y otros elementos informáticos y de red. Dependiendo del tipo de empresa o compañía, podremos encontrar un sistema u otro.

Topologia Árbol:
En esta topología que es una generalización del tipo bus, el árbol tiene su primer nodo en la raíz y se expande hacia fuera utilizando ramas, en donde se conectan las demás terminales. Esta topología permite que la red se expanda y al mismo tiempo asegura que nada más existe una ruta de datos entre dos terminales cualesquiera.

Topologia Mesh:
Es una combinación de más de una topología, como podría ser un bus combinado con una estrella. Este tipo de topología es común en lugares en donde tenían una red bus y luego la fueron expandiendo en estrella. Son complicadas para detectar su conexión por parte del servicio técnico para su reparación.

Dentro de estas topologías encontramos:


  • Topología Anillo en Estrella: se utilizan con el fin de facilitar la administración de la red. Físicamente la red es una estrella centralizada en un concentrador o HUB, mientras que a nivel lógico la red es un anillo.
  • Topología Estrella Jerárquica: esta estructura se utiliza en la mayor parte de las redes locales actuales. Por medio de concentradores dispuestos en cascadas para formar una red jerárquica.



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