Topología de Red
La topología de red es la disposición física en la que se conecta una red de ordenadores.
Definición de Nodo :
El término nodo se refiere a un punto de intersección en el que confluyen dos o más elementos de una red de comunicaciones. De esta manera, si nos referimos a una red de computadoras, cada una de las máquinas constituye un nodo. Y si a lo que hacemos referencia es a una red de Internet, cada uno de los servidores también es considerado un nodo, y tienen un nombre propio de dominio y una dirección. También un nodo puede ser los routers, los switchers, etc.
Para entenderlo mejor, no hay que pensar en un nodo como un elemento constituido solamente por una parte física, sino más bien considerarlo como una unidad funcional en donde tiene que haber tanto hardware como software.
Por otra parte, al ser el punto de conexión de dos o más elementos, el nodo por lo general tiene la capacidad de recibir información, procesarla y enrutarla a otro u otros nodos. De esta manera, un nodo puede ser el punto de conexión para transmitir los datos, el punto desde el cual se redistribuye los datos hacia otros nodos y el punto final al que se transmiten los datos.
Topologías más comunes
Red en anillo
Topología de red en la que las estaciones se conectan formando un anillo. Cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de repetidor, pasando la señal a la siguiente estación del anillo. 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 evita perdida de información debido a colisiones. Cabe mencionar que si algún nodo de la red se cae (termino informático para decir que esta en mal funcionamiento o no funciona para nada) la comunicación en todo el anillo se pierde.
Ventajas
• Simplicidad de arquitectura.
• Facilidad de configuración.
• Facilidad de fluidez de datos
Desventajas
• Longitudes de canales
• El canal usualmente se degradará a medida que la red crece.
• Difícil de diagnosticar y reparar los problemas.
• Si una estación o el canal falla, las restantes quedan incomunicadas.
En un anillo doble, dos anillos permiten que los datos se envíen en ambas direcciones. Esta configuración crea redundancia (tolerancia a fallos). Evita las colisiones.
Red en árbol
Topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas. 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. Cuenta con un cable principal (backbone) al que hay conectadas redes individuales en bus. Red en malla La Red en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a uno o más de los otros nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes 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.
Red en malla
La Red en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a uno o más de los otros nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes 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.
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).
Ventajas
• 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 trafico.
• 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.
• 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.
Desventajas
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.
Red en bus
Topología de red en la que todas las estaciones están conectadas a un único canal de comunicaciones por medio de unidades interfaz y derivadores. Las estaciones utilizan este canal para comunicarse con el resto. La topología de bus tiene todos sus nodos conectados directamente a un enlace y no tiene ninguna otra conexión entre nodos. Físicamente cada host está conectado a un cable común, por lo que se pueden comunicar directamente, aunque la ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados.
La topología de bus permite que todos los dispositivos de la red puedan ver todas las señales de todos los demás dispositivos, lo que puede ser ventajoso si desea que todos los dispositivos obtengan esta información. Sin embargo, puede representar una desventaja, ya que es común que se produzcan problemas de tráfico y colisiones, que se pueden paliar segmentando la red en varias partes. Es la topología más común en pequeñas LAN, con hub o switch final en uno de los extremos.
Ventajas
• Facilidad en la conexión de nuevas estaciones a la red.
• A diferencia de la topología en estrella, en la que el nodo central es el receptor y emisor, en la topología en bus la información viaja libremente a través del canal de transmisión, pudiendo utilizarse toda la capacidad de transmisión de que se dispone.
Desventajas
• Dado que la información viaja por un único canal, a veces pueden producirse interferencias entre unas emisiones y otras.
• Las estaciones conectadas deben ser inteligentes o en su defecto, necesitan una interfase de conexión que lo sea.
• Normalmente la longitud del canal de transmisión no sobrepasa los 1500-2000 metros.
Características del Cable
• 10-BASE-5 Cable coaxial grueso (Ethernet grueso). Velocidad de transmisión: 10 Mb/seg. Segmentos: máximo de 500 metros. Distancia entre nodos: 2.5 m. Terminadores: 50 ohm.
• 10-BASE-2 Cable coaxial fino (Ethernet fino). Velocidad de transmisión: 10 Mb/seg. Segmentos: máximo de 185 metros. Distancia entre nodos: 1 m. Terminadores: 50 ohm.
Red en estrella
Red en la cual las estaciones están conectadas directamente al servidor u ordenador y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de él. Todas las estaciones están conectadas por separado a un centro de comunicaciones, concentrador o nodo central, pero no están conectadas entre sí. Esta red crea una mayor facilidad de supervisión y control de información ya que para pasar los mensajes deben pasar por el hub o concentrador, el cual gestiona la redistribución de la información a los demás nodos. La fiabilidad de este tipo de red es que el mal funcionamiento de un ordenador no afecta en nada a la red entera, puesto que cada ordenar se conecta independientemente del hub, el costo del cableado puede llegar a ser muy alto. Su punto débil consta en el hub ya que es el que sostiene la red en uno.
Características del Cable
• Tipo de cable usado 10 BASE T Tipo de conector RJ-45 Velocidad 10 Mbits/s Máxima longitud entre la estación y el concentrador 90 m Máxima longitud entre concentradores 100 m Máximo de dispositivos conectados por segmento 512
Red en Mixta
En la topología híbrida o topología mixta las redes pueden utilizar diversas topologías para conectarse. La topología mixta es una de las más frecuentes y se deriva de la unión de varios tipos de topologías de red, de aquí el nombre de “híbridas” o “mixtas”. Ejemplos de topologías mixtas: en árbol, estrella-estrella, bus-estrella, etc.
Su implementación se debe a la complejidad de la solución de red, o bien al aumento en el número de dispositivos, lo que hace necesario establecer una topología de este tipo. Las topologías mixtas tienen un costo muy elevado debido a su administración y mantenimiento, ya que cuentan con segmentos de diferentes tipos, lo que obliga a invertir en equipo adicional para lograr la conectividad deseada.
Características:
- Comúnmente utilizan dos tipos de topologías híbridas (topología estrella-bus y estrella-anillo)
- Su diseño se basa en la combinación de otras topologías
- Estan conectadas a un concentrador
Ventajas:
- Si falla algún nodo no le pasa nada a la red
- Rapidez de acceso a la red
- Si el concentrador principal se cae, se viene abajo toda la red
- Su costo de implementación es muy elevado
Red Inalámbrica Wi-Fi
Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la organización comercial que prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares IEEE 802.11x.
Las nuevas redes sin cables hacen posible que se pueda conectar a una red local cualquier dispositivo sin necesidad de instalación, lo que permite que nos podamos pasear libremente por la oficina con nuestro ordenador portátil conectado a la red o conectar sin cables cámaras de vigilancia en los lugares más inaccesibles. También se puede instalar en locales públicos y dar el servicio de acceso a Internet sin cables.
La norma IEEE 802.11b dio carácter universal a esta tecnología que permite la conexión de cualquier equipo informático a una red de datos Ethernet sin necesidad de cableado, que actualmente se puede integrar también con los equipos de acceso ADSL para Internet.
Seguridad
Uno de los problemas más graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología WiFi es la seguridad. Un muy elevado porcentaje de redes se han instalado por administradores de sistemas o de redes por su simplicidad de implementación, sin tener en consideración la seguridad y por tanto han convertido sus redes en redes abiertas, sin proteger el acceso a la información que por ellas circulan. Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes, las más comunes son la utilización de protocolos de encriptación de datos como el WEP y el WPA, proporcionados por los propios dispositivos inalámbricos, o IPSEC (túneles IP) y 802.1x, proporcionados por o mediando otros dispositivos de la red de datos.
Metodología de diseño de una LAN
Para que una LAN sea efectiva y satisfaga las necesidades de los usuarios, se debe diseñar e implementar de acuerdo con una serie planificada de pasos sistemáticos.
Pasos:
- Reunir requisitos y expectativas
- Analizar requisitos y datos
- Diseñar la estructura o topología de las Capas 1, 2 y 3 de la LAN
- Documentar la implementación física y lógica de la red
El proceso destinado a recabar información ayuda a aclarar e identificar cualquier problema de red actual. Esta información incluye el historial de la organización y su estado actual, el crecimiento proyectado, las políticas operativas y los procedimientos de administración, los sistemas y procedimientos de oficina y los puntos de vista de las personas que utilizarán las LAN.
Deberán formularse las siguientes preguntas al reunir la información:
- ¿Quiénes son las personas que utilizarán la red?
- ¿Cuál es el nivel de capacitación de estas personas?
- ¿Cuáles son sus actitudes con respecto a las computadoras y las aplicaciones informáticas?
- ¿Cuál es el nivel de desarrollo de las políticas documentadas organizacionales?
- ¿Algunos de los datos han sido declarados críticos para el trabajo?
- ¿Algunas operaciones han sido declaradas críticas para el trabajo?
- ¿Cuáles son los protocolos que están permitidos en la red?
- ¿Sólo se soportan determinados hosts de escritorio?
- ¿Quién es responsable de las direcciones, la denominación, el diseño de topología y la configuración de las LAN?
- ¿Cuáles son los recursos humanos organizacionales, de hardware y de software?
- ¿Cómo se vinculan y comparten estos recursos actualmente?
- ¿Cuáles son los recursos financieros de los que dispone la organización?
La documentación de los requisitos permite una estimación informada de los costos y líneas temporales para la implementación de diseño de LAN. Es importante comprender los problemas de rendimiento de cualquier red.
La disponibilidad mide la utilidad de la red. A continuación, presentamos algunas de las muchas cosas que afectan la disponibilidad:
- Tasa de transferencia
- Tiempo de respuesta
- Acceso a los recursos
Cada cliente tiene una definición distinta de lo que es la disponibilidad. Por ejemplo, es posible que sea necesario transportar datos de voz y de vídeo a través de la red. Estos servicios requieren un ancho de banda mucho mayor que el que está disponible en la red o el backbone. Para aumentar la disponibilidad, se pueden agregar más recursos pero esto aumenta el costo de la red. Los diseños de red deben suministrar la mayor disponibilidad posible al menor costo posible.
El siguiente paso es decidir cuál será la topología LAN general que satisface los requisitos del usuario. En este estudio, nos concentraremos en la topología en estrella y la topología en estrella extendida. La topología en estrella y la topología en estrella extendida usan la tecnología CSMA/CD Ethernet 802.3. La topología en estrella CSMA/CD es la configuración dominante en la industria.
El diseño de topología LAN se puede dividir en las tres siguientes categorías únicas del modelo de referencia OSI:
- Capa de red
- Capa de enlace de datos
- Capa física
El paso final en la metodología de diseño LAN es documentar la topología física y lógica de la red. La topología física de la red se refiere a la forma en que distintos componentes de LAN se conectan entre sí. El diseño lógico de la red se refiere al flujo de datos que hay dentro de una red. También se refiere a los esquemas de nombre y dirección que se utilizan en la implementación de la solución de diseño LAN
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