Las redes de computadoras surgieron como una necesidad de interconectar los diferentes host de una empresa o institución para poder así compartir recursos y equipos específicos. Pero los diferentes componentes que van a formar una red se pueden interconectar o unir de diferentes formas, siendo la forma elegida un factor fundamental que va a determinar el rendimiento y la funcionalidad de la red. La disposición de los diferentes componentes de una red se conoce con el nombre de topología de la red. La topología idónea para una red concreta va a depender de diferentes factores, como el número de máquinas a interconectar, el tipo de acceso al medio físico que deseemos, etc. Podemos distinguir tres aspectos diferentes a la hora de considerar una topología:
1. La topología física, que es la disposición real de las máquinas, dispositivos de red y cableado (los medios) en la red. 2. La topología lógica, que es la forma en que las máquinas se comunican a través del medio físico. Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son broadcast (Ethernet) y transmisión de tokens (Token Ring). 3. La topología matemática, mapas de nodos y enlaces, a menudo formando patrones.
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, sino que cada máquina accede a la red para transmitir datos en el momento en que lo necesita. Esta es la forma en que funciona Ethernet.En cambio, 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 significa que 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.
. Hay diferentes tipos de conexión de red que se utilizan en las diferentes topologías:
· la conexión punto a punto
· la conexión multipunto
· conexión inalámbrica.
Punto a punto: Es la conexión más simple de red en la que solo participan dos dispositivos de un punto a al otro .Por ejemplo, una conexión de dos computadoras mediante fibra óptica o par trenzado (twisted pair).
Multipunto: Conexión de más de dos dispositivos por medio de cables en la que se conectan todos a la vez dependiendo de la topología utilizada. Por ejemplo, un cable que tiene varios dispositivos conectados al mismo medio de transmisión, como es el caso del cable coaxial.
Inalámbrica: Es una red que no utiliza cables esta tecnología se basa en ondas de radios, luz infrarroja, bluetooth y Wi-fi tienen sus pros y contras, específicamente en términos de la velocidad de transmisión, compatibilidad y medio en el cual se instala.
Ventajas.
Resistencia a la interferencia externa
Seguridad
Bajos costos de operación
Facilidad de mantenimiento y detección de fallas
Se acopla de manera rápida a las redes tradicionales existentes
Facilidad de instalación
Limitaciones.
Potencia y distancia limitada
Velocidad de transmisión limitada
Alto costo por unidad
topología en malla
La topología en malla fue 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.
Funcionamiento
El establecimiento de una red de malla es una manera de encaminar datos, voz e instrucciones entre los nodos. Las redes de malla se diferencian de otras redes en que las piezas de la red (nodo) están conectadas unas con otras por uno u otro camino, mediante cables separados. Esta configuración ofrece caminos redundantes por toda la red, de modo que si falla un cable, otro se hará cargo del tráfico.
Esta topología, a diferencia de otras (como topología en árbol y 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 autoregenerables: la red puede funcionar incluso cuando un nodo desaparece o la conexión falla, ya que el resto de nodos evitan el paso por ese punto. Consecuentemente, se forma una red muy confiable, es una opción aplicable a las redes sin hilos (Wireless), a las redes con cable (Wired), y a la interacción del software.
Una red con topología en malla ofrece una redundancia y fiabilidad superiores. En una topología en malla, cada equipo está conectado a todos los demás equipos. Aunque la facilidad de solución de problemas y el aumento de la fiabilidad son ventajas muy interesantes, estas redes resultan caras de instalar, ya que utilizan mucho cableado. Por ello cobran mayor importancia el uso de Wireless, ya que no hay necesidad de cableado(a pesar de los inconvenientes del (Wireless). 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 red con mayor coste.
Aplicación práctica
Un proyecto del MIT que desarrolla "one hundred dollar laptops" para las escuelas desvalidas 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
Cableados
La principal ventaja es que este tipo de redes
difícilmente falla, pues inclusive, si alguna de estas líneas
fallara aún así se podrían encontrar otras rutas para lograr la
transferencia de la información.
La desventaja de la topología en malla, es que se requiere
demasiado cableado específicamente si existen n terminales
en la red. Además cada computadora requiere n-1 puertos de
comunicación. También el mantenimiento resulta costoso a
largo plazo. La malla hace de punto de conexion y de "Jaula de Faraday" para atenuar las interferencias. Suele ser de cobre porque cuando un conductor se encierra sobre otro conductor, hace que se anule el campo magnetico del 1er conductor, con lo cual se atenua la diafonia.
En comparacion con el cable de pares, podemos destacar los siguientes aspectos: se produce menos atenuacion de la señal, menos diafonia, menos interferencias, se puede utilizar en distancias mas largas y su velocidad de transmision es de 100 Mbps (que se alcance o no dependera del tipo de tarjeta de red que poseamos).
EMA 5: LAS REDES DE AREA LOCAL:
5.1.1 NECESIDAD DE LA RED LOCAL:
El PC es una herramienta orientada al trabajo individual. Cada usuario posee sus propias herramientas informáticas y su propio software sino se perderian asi todos sus beneficios. Del resto de los recursos de la organización (impresoras, datos de otros usuarios, mensajes), que pueden facilitar tareas y fomentar la cooperación con otros usuarios de la red. Entre los principales argumentos que aconsejan la utilización de una red de area locial se encuentran los siguientes:
- Razones económicas: La compartición de periféricos supone un gran ahorro monetario, al poder disminuir el número de estos.
- Creación de sistemas de información distribuidos: Ya que en ocasiones toda la información que se necesita no reside en un mismo ordenador, es necesario que exista comunicación entre los disteintos puntos donde reside la información.
- Evitar redundancias inútiles de la información: Si cada usuario dispone de una copia de la información que puede ser manipulada por él, en el sistema habrán múltiples copias no sincronizadas y por lo tanto se podrán producir desfases en la información original, además de ocupación extra en el almacenamiento de dicha información.
- Proceso distribuido: Al poder ejecutar un proceso repartido entre varios nodos, sostiene una carga balanceada de estos.
- Simplificación de la gestión de los sistemas: Al poder centralizar la información o procedimientos se facilita la administración y la gestión de los equipos (Desde un solo equipo o consola de red).
Cualquiera de los puntos anteriores lleva a un beneficio económico, aunque esta no sea la única razón por la que son convenientes las redes de área local.
CARACTERÍSTICAS ESENCIALES DE UNA LAN:
Una LAN es una red en la que las comunicaciones están normalmente confinadas a un area geográfica limitada utilizando un canal de comunicación de velocidad moderada o alta y una tasa de error baja.
Otras características que aparecen frecuentemente en las redes de área local y que están relacionadas entre si son:
- Los canales de comunicacioón suelen ser multiacceso: hay un solo canal que enlaza todos los nodos. Los paquetes enviados pasan por cualquier punto de la red o a sus conjuntos concretos de estos equipos.
- La línea de comunicación suelen ser multipunto.
- El tipo de red depende del tipo de cableado.
- El tipo de red también depende de la topología y de los protocolos utilizados.
5.2 DISEÑO FÍSICO DE LA RED:
El cableado determina en alguna medida el deseño de la red. Su estudio se puede abordar de dos maneras: La 1ª se refiere a la estructura física del cable a su distribución geográfica en la red, es decir, su topología. La 2ª se centra más en los componentes de hardware utilizados independientemente de la topología, e integrados en cda nodo de la red.
TOPOLOGIA EN MALLA: Se construyen una mallas de cableado situando los nodos en sus vértices. Así cada nodo está siempre conectado con líneas punto a punto con cualquier otro nodo abyacente.
LOS COMPONENTES FÍSICOS DE LA RED:
Entre los distintos tipos de componenetes físicos que se pueden encontrar e una red, podemos destacar las siguientes:
1. Cables: Representa el soporte físico para la transmisión de señales, los principales tipos de cables utilizados en las LAN son: UTP, STP,Coaxial grueso y fino, otros cables coaxiales (twinaxial y dual coax) y Fibra óptica.
2. Conectores: Son la Interface entre el cable y el equipo. Algunos de los conectores utilizados en las redes de area local son: REJ-11, RJ-12, RJ-45. Estos conectores son utilizados con cables de pares. Estos cables tienen distintas clases (Distancias permitidas y anchos de banda conseguidos) y categorias (Categorias eléctricas del cable) que son heredadas por los conectores.
3. Otros elementos físicos: Balums y transceptores: Adopta la señal pasándola de un tipo de cable a otro pueden producir pérdidas de señal. RACK: Armario que recoje de forma ordenada las conexiones de toda o parte de la red. LATIGUILLOS: Cables cortos para prolongar los cables entrantes o salientes del RACK. CANALETA: Estructura metálica o de plástico que alberga en su interior el cableado, protegiéndolo del exterior. PLACAS DE CONECTORES Y ROSETAS: Son conectores que se insertan en las canaletas o se acoplan a la pared y que sirven de Interfaces entre el latiguillo que eleva la señal al nodo y el cable de red.
RENDIMIENTO:
Podemos definir el rendimiento de una red en transmisión segu´n la proporción entre la cantidad de información enviada y el ancho de band del canal.
El rendimiento del canal didminuye con el crecimiento del número de estaciones transmisoras, porque se incrementa la probabilidad de colisión. Además si las tramas son de pequeña logitud, para transmitir la misma cantidad de información, se requieren más tramas, lo que produce un mayor indice de colisiones y por lotanto un descenso del rendimiento.//
La topología define la estructura de una red. La definición de topología está compuesta por dos partes, la topología física, que es la disposición real de los cables (los medios) y la topología lógica, que define la forma en que los hosts acceden a los medios.
Las topologías físicas que se utilizan comúnmente son de bus, de anillo, en estrella, en estrella extendida, jerárquica y en malla.
La topología en malla se utiliza cuando no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones, por ejemplo, en los sistemas de control de una central nuclear. De modo que, como puede observar en el gráfico, cada host tiene sus propias conexiones con los demás hosts. Esto también se refleja en el diseño de la Internet, que tiene múltiples rutas hacia cualquier ubicación.
TECNOLOGIA DE RADIO PARA TOPOLOGIA DE MALLA
Requisitos
Los requisitos clave para una red de radiofrecuencia de bajo consumo con
topología de malla son:
Alimentación por pilas de alta potencia o larga vida: como la red de malla
está conformada por nodos múltiples si cada nodo requiriera de una
fuente de energía eléctrica, los costes de instalación serían elevados. El
hecho de que funcione a pilas permite que los nodos sean instalados rápi
da y fácilmente con un coste de instalación muy bajo.
Resiliencia: la falla o caída de cualquiera de los nodos no necesariamente
implica una falla en la red. La red automáticamente buscará y encontrará
una ruta alternativa esquivando el nodo fallado.
Auto configuración: la cantidad de rutas posibles que disponen las redes
con topología de malla es importante. Esto robustece a la red pero la conf
iguración manual no resulta práctica. La configuración de las rutas a
través de la red debe ser automática.
Facilidad de expansión: los cambios a la red deben ser simples de
implementar.
Tecnología de Radio
Existe una gran variedad de tecnologías de radio que pueden ser utilizadas para
crear productos de redes inalámbricas con topología de malla. Para la gama de
productos EkoTek de Multitone, la alimentación por pilas con una vida útil de por
lo menos 2 años determinó que los dispositivos de radio de bajo consumo con
tecnología de vanguardia resultaran la solución apropiada.
La tecnología elegida es IEEE 802.15.4 la cual especifica una técnica de radio
específicamente orientada a dispositivos que operan con pilas de alta pote la red inalámbrica IEEE 802.15.4 elegida por la gama de productos EkoTeK de
Multitone presta los siguientes beneficios:
Fácil instalación y a bajo coste.- Los nodos (Repetidores) se alimentan por
pilas
Large vida útil de la pila usando la ventana beacon tx/rx.
Fácil instalación. La red inalámbrica se configura automáticamente al
momento de arranque.
Resiliencia. La red inalámbrica se reconfigura automáticamente en caso
de falla en el nodo o enlace.
Fácil expansión. Se agregan nodos (Repetidores) alimentados por pilas
donde se requieran.
Topología de Arbol
Topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Combina características de la topología de estrella con la BUS. Consiste en un conjunto desubredes estrella conectadas a un BUS. Esta topología facilita el crecimiento de la red. Es similar a la topología en estrella extendida, salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos. La falla de un nodo no implica interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones. 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.
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.
-CABLE COAXIAL Y CONECTOR BNC
El cable coaxial es igual que el cable de las antenas de televisión, con un hilo de cobre en la parte central que es rodeado por un cilindro de plástico, y después por una malla.
Conector BNC utilizado en el Cable coaxial.
Los conectores del cable coaxial reciben el nombre de conectores BNC, aunque también se habla de ellos como de T BNC, porque tienen forma de T. Lógicamente cuando se utiliza cable coaxial en una red Ethernet se necesitan adaptadores Ethernet con conectores BNC.
CABLE PAR TRENZADO (UTP) Y CONECTOR RJ 45
El par trenzado llamado genéricamente UTP (unshielded twisted pair), par trenzado sin apantallar es similar al utilizado en telefonía, pero con algunas pequeñas diferencias. El cable telefónico de casa tiene dos hilos y utiliza conectores RJ 11, donde enchufa teléfonos, modems, etc.
Por el contrario, el par trenzado tiene dos pares de cable, es decir cuatro hilos y utiliza conectores RJ 45, que son iguales que los RJ 11, pero ligeramente más anchos.
Es importante señalar que el par trenzado y los conectores RJ 45 no solo se emplean en conexiones de red, sino que son el cable y el conector utilizados en las líneas de teléfono RDSI.
El conector RJ 45 caracteristico del par trenzado es el mas utilizado para conectar los ordenadores en red (además, sirve también para conectar los dispositivos a una línea telefónica RDSI)
A la hora de comprar un par trenzado es importante conocer la categoría del cable, que definirá la velocidad máxima de transmisión de los datos.
Son suficientes para redes Ethernet a 10 Mbps:
UTP Categoría 3: Velocidad máxima: 16 Mbps
UTP Categoría 4: Velocidad máxima: 20 Mbps
Si queremos trabajar con Ethernet a 100 Mbps (Fast Ethernet) se necesitará un cable:
UTP Categoría 5: Velocidad máxima: 100 Mbps
Muchas empresas que trabajan con Ethernet a 10 Mbps ya están implantando cables UTP Categoría 5. Aunque sería suficiente con categoría 3 o 4, ya se están preparando, para evitar cambiar el cableado cuando migren a Fast Ethernet-100 Mbps.
La categoría del par trenzado, se puede ver en el propio cable, ya que está serigrafiado el número de la categoría.
-Cables y conectores de fibra optica
La tecnología de fibra óptica transmite la información como pulsos de luz a través de un cable de fibra de vidrio.
Ofrece una velocidad muy superior a la de los cables coaxial y par trenzado, pero también es mucho más cara y su instalación y mantenimiento exige cuidados profesionales.
Solo empresas grandes en determinados tramos de su red utilizan tecnología de fibra óptica.
Por supuesto, se requieren adaptadores de red especiales con conectores de fibra óptica, muchos más caros.
Topología híbrida o mixta: Es una mezcla de todas las topologías de forma física del cableado y de cómo el protocolo considera no tiene forma estándar. Su utilización se dio por la dificultad para solucionar el aumento de dispositivos que se utilizan en una red por factores como: la distancia entre los nodos, las interconexiones físicas, la transmisión y los tipos de señales que no pertenecen a la topología de la red, pero si pueden afectarla. En el nivel físico, cada red de área local ha definido sus propias características como: los tipos de cableados, medios y de las técnicas de transmisión usadas en estas redes.
Desventajas funcionales de esta red.
· Administración y mantenimiento, hacen que esta sea cara ya que cuentan con segmentos de diferentes tipos, lo que obliga a invertir en equipo adicional para lograr la conectividad deseada.
· Utiliza conexiones entre los dispositivos de la red como una estrategia de tolerancia a fallos todos conectados con todos.
· Requiere mucho cable o puede ser inalámbrico también.
Ventajas funcionales de la Red:
· La red puede seguir operando si una conexión se rompe. Las redes de malla, obviamente, son más difíciles y caras para instalar que las otras topologías de red debido al gran número de conexiones requeridas.
· Alivian la cantidad de tráfico de red que se necesita para retransmitir todo a todos los nodos desarrollando nodos centrales más avanzados para mantener un listado de las identidades de los diferentes sistemas conectados a la red.
· Utilizan switches de red que aprenden cómo es la estructura de la red transmitiendo paquetes de datos a todos los nodos y luego observando de dónde vienen los paquetes respuesta.
· Es una red totalmente conectada o completa, es una topología de red en la que hay un enlace directo entre cada pareja de nodos.
La distribución de los servicios Triple Play -vídeo, voz y datos- a través de redes híbridas fibra coaxial (HFC) requiere la selección y el empleo de aplicaciones con equipos de medida apropiados. Consecuentemente, se forma una red muy confiable, es una opción aplicable a las redes sin hilos (Wireless), a las redes con cable (Wired), y a la interacción del software. Por ello cobra mayor importancia el uso de Wireless, ya que no hay necesidad de cableado(a pesar de los inconvenientes del (Wireless). En muchas ocasiones, la topología en malla se utiliza junto con otras topologías para formar una topología híbrida desde la cabecera de red hasta el nodo y hasta los equipos, ofrece excelentes soluciones para detectar y resolver los problemas que surgen en la activación, certificación, mantenimiento, supervisión de redes y prueba de servicios.
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