TOPOLOGIA DE RED

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

¿Cuáles son las topologías de red?

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES:

•  Obtener conocimientos sobre las distintas características de las topologías de red

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

•  Aprender el diseño de cada topología de red.

• Informarse sobre las ventajas y desventajas de cada topología

Topología de red en árbol simple conectando varios computadores personales a través de un conmutador que está conectado a una estación de trabajo Unix, la cual tiene salida a Internet a través de un enrutador.

La topología de red se define como una familia de comunicación usada por los computadores que conforman una red para intercambiar datos. En otras palabras, la forma en que está diseñada la red, sea en el plano físico o lógico. El concepto de red puede definirse como "conjunto de nodos interconectados". Un nodo es el punto en el que una curva se intercepta a sí misma. Lo que un nodo es concretamente, depende del tipo de redes a que nos refiramos.

Un ejemplo claro de esto es la topología de árbol, la cual es llamada así por su apariencia estética, por la cual puede comenzar con la inserción del servicio de internet desde el proveedor, pasando por el router, luego por un switch y este deriva a otro switch u otro router o sencillamente a los hosts (estaciones de trabajo), el resultado de esto es una red con apariencia de árbol porque desde el primer router que se tiene se ramifica la distribución de internet dando lugar a la creación de nuevas redes o subredes tanto internas como externas. Además de la topología estética, se puede dar una topología lógica a la red y eso dependerá de lo que se necesite en el momento.

En algunos casos se puede usar la palabra arquitectura en un sentido relajado para hablar a la vez de la disposición física del cableado y de cómo el protocolo considera dicho cableado. Así, en un anillo con una MAU podemos decir que tenemos una topología en anillo, o de que se trata de un anillo con topología en estrella.

La topología de red la determina únicamente la configuración de las conexiones entre nodos. La distancia entre los nodos, las interconexiones físicas, las tasas de transmisión y los tipos de señales no pertenecen a la topología de la red, aunque pueden verse afectados por la misma.

TIPOS DE ARQUITECTURAS

Los estudios de topología de red reconocen ocho tipos básicos de topologías:

•    Punto a punto.

•     En bus.

•     En estrella.

•     En anillo o circular.

•     En malla.

•     En árbol

•    Híbrida (los más habituales son circular de estrella y bus de estrella)

•     Cadena margarita (o daisychain)

RED DE PUNTO A PUNTO

Las redes punto a punto son aquellas que responden a un tipo de arquitectura de red en las que cada canal de datos se usa para comunicar únicamente dos nodos, en clara oposición a las redes multipunto, en las cuales cada canal de datos se puede usar para comunicarse con diversos nodos. En una red punto a punto, los dispositivos en red actúan como socios iguales, o pares entre sí. Como pares, cada dispositivo puede tomar el rol de esclavo o la función de maestro. En un momento, el dispositivo A, por ejemplo, puede hacer una petición de un mensaje / dato del dispositivo B, y este es el que le responde enviando el mensaje / dato al dispositivo A. El dispositivo A funciona como esclavo, mientras que B funciona como maestro. Un momento después los dispositivos A y B pueden revertir los roles: B, como esclavo, hace una solicitud a A, y A, como maestro, responde a la solicitud de B. A y B permanecen en una relación recíproca o par entre ellos.

•     Las redes punto a punto son relativamente fáciles de instalar y operar. A medida que las redes crecen, las relaciones punto a punto se vuelven más difíciles de coordinar y operar. Su eficiencia decrece rápidamente a medida que la cantidad de dispositivos en la red aumenta.

•     Los enlaces que interconectan los nodos de una red punto a punto se pueden clasificar en tres tipos según el sentido de las comunicaciones que transportan:

•    Simplex.- La transacción sólo se efectúa en un solo sentido.

•     Half-dúpIex.- La transacción se realiza en ambos sentidos,pero de forma alternativa, es decir solo uno puede transmitir en un momento dado, no pudiendo transmitir los

dos al mismo tiempo.

•   FuIl-Dúplex.- La transacción se puede llevar a cabo en ambos sentidos simultáneamente. Cuando

la velocidad de los enlaces Semi-dúplex y Dúplex es la misma en ambos sentidos, se dice que es un enlace simétrico, en caso contrario se dice que es un enlace asimétrico.

CARACTERÍSTICAS

•   Se utiliza en redes de largo alcance WAN

•   Los algoritmos de encaminamiento suelen ser complejos, y el control de errores se realiza en los nodos intermedios además de los extremos.

•   Las estaciones reciben sólo los mensajes que les entregan los nodos de la red. Estos previamente idéntica a la estación receptora a partir de la dirección de destino del mensaje.

•   La conexión entre los nodos se puede realizar con uno o varios sistemas de transmisión de diferente velocidad, trabajando en paralelo.

•   Los retardos se deben al tránsito de los mensajes a través de los nodos intermedios.

•   La conexión extremo a extremo se realiza a través de los nodos intermedios, por lo que depende de su fiabilidad.

•   La seguridad es inherente a la propia estructura en malla de la red en la que cada nodo se conecta a dos o más nodos.

•   Los costes del cableado dependen del número de enlaces entre las estaciones. Cada nodo tiene por lo menos dos interfaces.

TOPOLOGIA EN BUS:

Una red en bus es aquella topología que se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre sí.

CONSTRUCCIÓN:

Los extremos del cable se terminan con una resistencia de acople denominada terminador, que además de indicar que no existen más ordenadores en el extremo, permiten cerrar el bus por medio de un acople de impedancias.

Es la tercera de las topologías principales. Las estaciones están conectadas por un único segmento de cable. A diferencia de una red en anillo, el bus es pasivo, no se produce generación de señales en cada nodo o router.

VENTAJAS

•   Facilidad de implementación y crecimiento.

•   Simplicidad en la arquitectura.

DESVENTAJAS

•     Hay un límite de equipos dependiendo de la calidad de la señal.

•     Puede producirse degradación de la señal.

•     Complejidad de reconfiguración y aislamiento de fallos.

•     Limitación de las longitudes físicas del canal.

•     Un problema en el canal usualmente degrada toda la red.

•     El desempeño se disminuye a medida que la red crece.

•     El canal requiere ser correctamente cerrado (caminos cerrados).

•     Altas pérdidas en la transmisión debido a colisiones entre mensajes.

•     Es una red que ocupa mucho espacio.

RED EN ESTRELLA

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 este. Los dispositivos no están directamente conectados entre sí, además de que no se permite tanto tráfico de información. Dada 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 de usuarios.

VENTAJAS:

•   Si una computadora se desconecta o se rompe el cable solo queda fuera de la red aquel equipo.
•   Posee un sistema que permite agregar nuevos equipos fácilmente.
•  Reconfiguración Rápida.
•   Fácil de prevenir daños y/o conflictos.
•   Centralización de la red.

 DESVENTAJAS:

•   Si el Hub (repetidor) o switch central falla, toda la red deja de transmitir.
•   Es costosa, ya que requiere más cable que las topologías bus o anillo.
•   El cable viaja por separado del concentrador a cada computadora.

RED EN ANILLO:

Los nodos están conectados unos con otros formando un circulo o anillo (el ultimo nodo se conecta con el primero para cerrar el círculo).

La información fluye en una solo dirección, cada nodo recibe la información que fluye en una sola dirección.

Cada nodo recibe la informaciónque circula a través  del enlace y le transmite al nodo contiguo, siempre en la misma dirección

En este tipo de red la comunicación se da por el paso de un token o testigo, que se puede conceptualizar como un cartero que pasa recogiendo y entregando paquetes de información, de esta manera se evitan eventuales pérdidas de información debidas a colisiones.

En un anillo doble (Token Ring), dos anillos permiten que los datos se envíen en ambas direcciones (Tokenpassing). Esta configuración crea redundancia (tolerancia a fallos). Evita las colisiones.

VENTAJAS

•  El sistema provee un acceso equitativo para todas las computadoras.
•   El rendimiento no decae cuando muchos usuarios utilizan la red.
•   Arquitectura muy sólida.
•   Si un dispositivo u ordenador falla, la dirección de la información puede cambiar de sentido para que llegue a los demás dispositivos (en casos especiales).

DESVENTAJAS

•   Longitudes de canales (si una estación desea enviar a otra, los datos tendrán que pasar por todas las estaciones intermedias antes de alcanzar la estación de destino).

•   El canal usualmente se degradará a medida que la red crece.

•   Difícil de diagnosticar y reparar los problemas.

RED EN MALLA:

La topología de red mallada 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 distintos 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:

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 de las redes sin hilos.

En muchas ocasiones, la topología en malla se utiliza junto con otras topologías para formar una topología híbrida.

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 tráfico.

•   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.

•   Si desaparece no afecta tanto a los nodos de redes.

DESVENTAJAS DE LAS REDES EN MALLA

El costo de la red puede aumentar en los casos en los que se implemente de forma alámbrica, la topología de red y las características de la misma implican el uso de más recursos.

En el caso de implementar una red en malla para atención de emergencias en ciudades con densidad poblacional de más de 5000 habitantes por kilómetro cuadrado, la disponibilidad del ancho de banda puede verse afectada por la cantidad de usuarios que hacen uso de la red simultáneamente; para entregar un ancho de banda que garantice la tasa de datos en demanda y, que en particular, garantice las comunicaciones entre organismos de rescate, es necesario instalar más puntos de acceso, por tanto, se incrementan los costos de implementación y puesta en marcha.

APLICACIÓN PRÁCTICA

Un proyecto del MIT que desarrolla "onehundreddollar laptops" para las escuelas en países en desarrollo planea utilizar establecimiento de una red de malla para crear una infraestructura robusta y barata para los estudiantes que recibirán los ordenadores portátiles. Las conexiones instantáneas hechas por las computadoras portátiles reducirían la necesidad de una infraestructura externa tal como Internet para alcanzar todas las áreas, porque un nodo conectado podría compartir la conexión con los nodos próximos.Actualmente sólo se ha implementado este sistema en un país entero en todo el mundo. A través del Plan Ceibal, Uruguay ha hecho posible el sueño de miles de sus niños entregando una laptop a cada uno de ellos. Éstas corresponden a un programa originalmente pensado en Estados Unidos conocido comoOne Laptop Per Child (OLPC).

RED ARBOL

La red en árbol es una topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, tiene un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos. Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones.

La topología en árbol puede verse como una combinación de varias topologías en estrella. Tanto la de árbol como la de estrella son similares a la de bus cuando el nodo de interconexión trabaja en modo difusión, pues la información se propaga hacia todas las estaciones, solo que en esta topología las ramificaciones se extienden a partir de un punto raíz (estrella), a tantas ramificaciones como sean posibles, según las características del árbol.

Los problemas asociados a las topologías anteriores radican en que los datos son recibidos por todas las estaciones sin importar para quien vayan dirigidos. Es entonces necesario dotar a la red de un mecanismo que permita identificar al destinatario de los mensajes, para que estos puedan recogerlos a su arribo. Además, debido a la presencia de un medio de transmisión compartido entre muchas estaciones, pueden producirse interferencia entre las señales cuando dos o más estaciones transmiten al mismo tiempo.

DESVENTAJAS DE TOPOLOGÍA DE ÁRBOL

•   Se requiere mucho 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.

•   Es más difícil su configuración.

VENTAJAS DE TOPOLOGÍA DE ÁRBOL

•   Cableado punto a punto para segmentos individuales.

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

• Facilidad de resolución de problemas

 

CONCLUCIONES:

Gracias a la presente investigación comprobamos que el termino topología es una forma de referirnos a la disposición física  de los dispositivos dentro de una red informática y a la manera en la que estos se interconectan (patrón de conexión entre nodos).

Podríamos considerar una topología como la forma que adopta el flujo   de información dentro de una red. En la cual existen distintastopologías de red que son detalladas en la presente investigación.