Fundamentos de redes
topologias
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.
2.2 – 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.
2.3 – 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.
2.4 – 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.
2.5 – 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 malfuncionamiento 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.
2.6 – 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 Wi-Fi 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.
2.7 – Red celular
La topología celular está compuesta por áreas circulares o hexagonales, cada una de las cuales tiene un nodo individual en el centro.
La topología celular es un área geográfica dividida en regiones (celdas) para los fines de la tecnología inalámbrica. En esta tecnología no existen enlaces físicos; silo hay ondas electromagnéticas.
La ventaja obvia de una topología celular (inalámbrica) es que no existe ningún medio tangible aparte de la atmósfera terrestre o el del vacío del espacio exterior (y los satélites). Las desventajas son que las señales se encuentran presentes en cualquier lugar de la celda y, de ese modo, pueden sufrir disturbios y violaciones de seguridad.
Como norma, las topologías basadas en celdas se integran con otras topologías, ya sea que usen la atmósfera o los satélites.
Conjunto de computadores, equipos de comunicaciones y otros dispositivos que se pueden comunicar entre sí, a través de un medio en particular.
Parecida a su propia red de contactos, proveedores, partners y clientes, una red informática es simplemente una conexión unificada de sus ordenadores, impresoras, faxes, módems, servidores y, en ocasiones, también sus teléfonos. Las conexiones reales se realizan utilizando un cableado que puede quedar oculto detrás de las mesas de trabajo, bajo el suelo o en el techo. La red informática permite que sus recursos tecnológicos (y, por tanto, sus empleados) «hablen» entre sí; también permitirá conectar su empresa con la Internet y le puede aportar numerosos beneficios adicionales como teleconferencia, actividad multimedia, transferencia de archivos de vídeo y archivos gráficos a gran velocidad, servicios de información de negocio en línea, etc..
Principales tipos de redes son:
Clasificación de las redes según su tamaño y extensión:
– Redes LAN. Las redes de área local (Local Área Network) son redes de ordenadores cuya extensión es del orden de entre 10 metros a 1 kilómetro. Son redes pequeñas, habituales en oficinas, colegios y empresas pequeñas, que generalmente usan la tecnología de broadcast, es decir, aquella en que a un sólo cable se conectan todas las máquinas. Como su tamaño es restringido, el peor tiempo de transmisión de datos es conocido, siendo velocidades de transmisión típicas de LAN las que van de 10 a 100 Mbps (Megabits por segundo). – Redes MAN. Las redes de área metropolitana (Metropolitan Area Network) son redes de ordenadores de tamaño superior a una LAN, soliendo abarcar el tamaño de una ciudad. Son típicas de empresas y organizaciones que poseen distintas oficinas repartidas en un mismo área metropolitana, por lo que, en su tamaño máximo, comprenden un área de unos 10 kilómetros.– Redes WAN. Las redes de área amplia (Wide Area Network) tienen un tamaño superior a una MAN, y consisten en una colección de host o de redes LAN conectadas por una subred. Esta subred está formada por una serie de líneas de transmisión interconectadas por medio de routers, aparatos de red encargados de rutear o dirigir los paquetes hacia la LAN o host adecuado, enviándose éstos de un router a otro. Su tamaño puede oscilar entre 100 y 1000 kilómetros.– Redes internet. Una internet es una red de redes, vinculadas mediante ruteadores gateways. Un gateway o pasarela es un computador especial que puede traducir información entre sistemas con formato de datos diferentes. Su tamaño puede ser desde 10000 kilómetros en adelante, y su ejemplo más claro es Internet, la red de redes mundial. – Redes inalámbricas. Las redes inalámbricas son redes cuyos medios físicos no son cables de cobre de ningún tipo, lo que las diferencia de las redes anteriores. Están basadas en la transmisión de datos mediante ondas de radio, microondas, satélites o infrarrojos.
Clasificación de las redes según la tecnología de transmisión:
– Redes de Broadcast. Aquellas redes en las que la transmisión de datos se realiza por un sólo canal de comunicación, compartido entonces por todas las máquinas de la red. Cualquier paquete de datos enviado por cualquier máquina es recibido por todas las de la red. – Redes Point-To-Point. Aquellas en las que existen muchas conexiones entre parejas individuales de máquinas. Para poder transmitir los paquetes desde una máquina a otra a veces es necesario que éstos pasen por máquinas intermedias, siendo obligado en tales casos un trazado de rutas mediante dispositivos routers.
Clasificación de las redes según el tipo de transferencia de datos que soportan:
– Redes de transmisión simple. Son aquellas redes en las que los datos sólo pueden viajar en un sentido.
– Redes Half-Duplex. Aquellas en las que los datos pueden viajar en ambos sentidos, pero sólo en uno de ellos en un momento dado. Es decir, sólo puede haber transferencia en un sentido a la vez.- Redes Full-Duplex. Aquellas en las que los datos pueden viajar en ambos sentidos a la vez.
Las redes, entre otras cosas, sirven para:
Compartir recursos y ahorrar dinero.
Aumentar la disponibilidad de la información.
Permitir el acceso a información a una gran cantidad de usuarios (Internet).
Objetivos principales:
1. La información debe ser entregada de manera confiable y sin daños en los datos.
2. La información debe entregarse de manera consistente.
3. Los equipos que forman la red deben ser capaces de identificarse entre si.
4. Debe existir una manera estandarizada de nombrar e identificar las partes de la red.
Pese a toda la publicidad y la jerga que rodea a la informática, los beneficios reales que proporciona a la empresa son sencillos. Los ordenadores aportan una mayor velocidad, precisión y fiabilidad al proceso de negocio. Po r consiguiente, ahorran tiempo y dinero, y mejoran la calidad de los servicios y productos que se ofrecen a los clientes. Las redes añaden u n valor incluso mayor que estas ventajas fundamentales haciendo que los ordenadores (y otras tecnologías) trabajen rápida y fácilmente entre sí. Por ello, para seguir siendo competitivo en el actual entorno de negocio, una red eficaz es una necesidad crítica.
Cable Coaxial
Consiste en un cable conductor interno cilíndrico separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo. Esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable. Este medio físico, es mas caro que el par trenzado, pero se puede utilizar a mas larga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos interferencias y permite conectar mas estaciones.
Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, LAN, conexión de periféricos a corta distancia, etc. Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación. Para señales analógicas, se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilometro.
Par Trenzado
Se trata de dos hilos de cobre aislados y trenzados entre si, y envueltos por una cubierta protectora. Los hilos están trenzados para reducir las interferencias electromagnéticas con respecto a los pares cercanos que se encuentran a su alrededor (dos pares paralelos constituyen una antena simple, en tanto que un par trenzado no). Se pueden utilizar tanto para transmisión analógica como digital, y su ancho de banda de ende de la sección de cobre utilizado y de la distancia que tenga que recorrer. Se trata del cableado mas económico y la mayora del cableado telefónico es de este tipo. Presenta una velocidad de transmisión que depende del tipo de cable de par trenzado que se este utilizando. Esta dividido en categorías por el EIA/TIA:
Categoría 1 Hilo telefónico trenzado de calidad de voz no adecuado para las transmisiones de datos. Velocidad de transmisión inferior a 1 Mbps.
Categoría 2 Cable de par trenzado sin apantallar. Su velocidad de transmisión es de hasta 4 Mbps.
Categoría 3 Velocidad de transmisión de 10 Mbps. Con este tipo de cables se implementa las redes Ethernet 10BaseT.
Categoría 4 La velocidad de transmisión llega a 16 Mbps.
Categoría 5 Puede transmitir datos hasta 100 Mbps. Tiene una longitud máxima limitada y, a pesar de los aspectos negativos, es una opción a tener en cuenta debido a que ya se encuentra instalado en muchos edificios como cable telefónico y esto permite utilizarlo sin necesidad de cambiar el cableado. Además, resulta fácil de combinar con otros tipos de cables para la extensión de redes.
Existen dos tipos de pares trenzados, los apantallados o STP y los sin apantallar o UTP.
Los pares sin apantallar son los mas baratos aunque menos resistentes a interferencias. A velocidades de transmisión bajas, los pares apantallados son menos susceptibles a interferencias, aunque son más caros y más difíciles de instalar.
Fibra Óptica
Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica. Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y cubierta. El núcleo esta formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico. Cada fibra esta rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo. Alrededor de esto esta la cubierta, constituida de material plástico o similar, que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc.
Sus beneficios frente a cables coaxiales y pares trenzados son:
Permite mayor ancho de banda.
Menor tamaño y peso.
Menor atenuación.
Aislamiento electromagnético.
Mayor separación entre repetidores.
Su rango de frecuencias es todo el espectro visible y parte del infrarrojo. El método de transmisión es el siguiente: los rayos de luz inciden con una gama de ángulos diferentes posibles en el núcleo del cable, entonces solo una gama de ángulos conseguirán reflejarse en la capa que recubre el núcleo. Son precisamente esos rayos que inciden en un cierto rango de ángulos los que irán rebotando a lo largo del cable hasta llegar a su destino. A este tipo de propagación se le llama multimodal. Si se reduce el radio del núcleo, el rango de ´ángulos disminuye hasta que solo sea posible la transmisión de un rayo, el rayo axial, y a este método de transmisión se le llama mono modal.
Los inconvenientes del modo multimodal es que debido a que dependiendo al Angulo de incidencia de los rayos, estos tomaran caminos diferentes y tardaran mas o menos tiempo en llegar al destino, con lo que se puede producir una distorsión (rayos que salen antes pueden llegar después). Debido a esto, se limita la velocidad de transmisión posible. Hay un tercer modo de transmisión que es un paso intermedio entre los anteriormente comentados y que consiste en cambiar el índice de refracción del núcleo. A este modo se le llama multimodo de índice gradual. Los emisores de luz utilizados son: LED (de bajo costo, con utilización en un amplio rango de temperaturas y con larga vida media) e ILD (mas caro, pero mas eficaz y permite una mayor velocidad de transmisión).
La conexión de los dispositivos portátiles y de mano necesitan redes de comunicaciones inalámbricas(wireless networks). Algunos de ellos son la IEEE802.11(wave lan) son verdaderas redes LAN inalámbricas (wireless local área networks;WLAN) diseñados para ser utilizados en vez de los LAN . También se encuentran las redes de area personal inalámbricas, incluida la red europea mediante el Sistema Global para Comunicaciones Moviles, GSM( global system for mobile communication). En los Estados Unidos , la mayoría de los teléfonos móviles están actualmente basados en la análoga red de radio celular AMPS, sobre la cual se encuentra la red digital de comunicaciones de Paquetes de Datos Digitales Celular, CDPD( Cellular Digital Packet Data).
Dado el restringido ancho de banda disponible y las otras limitaciones de los conjuntos de protocolos llamados Protocolos de Aplicación Inalámbrica WAP(Wireless Aplication Protocol)
Las ondas de radio tienen como principales características que son fáciles generar, pueden viajar distancias largas, y penetran edificios fácilmente. Además, son omnidireccionales, lo que significa que ellas viajan en todas las direcciones desde la fuente, para que el transmisor y receptor no tengan que estar físicamente alineados con cuidado.
Las propiedades de ondas son dependientes de la frecuencia. A frecuencias bajas, atraviesan bien obstáculos, pero el poder baja grandemente cuando se aleja de la fuente. A frecuencias altas, las ondas tienden a viajar en líneas rectas y rebotar cuando consiguen obstáculos. Ellas también son absorbidas por la lluvia. A cualquier frecuencia, las ondas están sujetas a interferencia de los motores y otros equipos eléctricos. El problema principal que se presenta al usar estas bandas para comunicación de datos es el ancho de banda relativamente bajo que ellas ofrecen. Debido a la habilidad de radio de viajar grandes distancias, la interferencia entre los usuarios es un problema. Por esta razón, todos los gobiernos licencian al usuario de transmisores de radio.
Redes de Microondas
Por encima de los 100 MHz, las ondas viajan en líneas rectas y pueden por consiguiente enfocarse estrechamente. Concentrando toda la energía en una haz pequeño usando una antena parabólica se obtiene una razón señal a ruido bastante alta, permitiendo la comunicación, pero las antenas transmisoras y receptoras deben alinearse con precisión entre si. Además, esta direccionalidad permite que múltiples transmisores sean alineados seguidamente para comunicarse con múltiples receptores seguidos sin interferencia.
Puesto que las microondas viajan en una línea recta, si las torres están demasiado separadas, la Tierra estará en el camino (recordar la curvatura del planeta). Por consiguiente, se necesitan repetidoras periódicamente. Mientras mas altas sean las torres, más distantes pueden estar. La distancia entre las repetidoras sube muy bruscamente con la raíz cuadrada de la altura de la torre. Para torres con altura de 100 metros, las repetidoras pueden estar separadas entre si unos 80 kms. Este hecho las hace ser relativamente baratas.
A diferencia de las ondas a bajas frecuencias, las microondas no atraviesan bien edificios.
Más aun, aunque el haz pueda enfocarse bien al transmisor, hay todavía alguna divergencia en el espacio. Algunas ondas pueden refractarse por capas atmosféricas bajas y pueden tomar ligeramente mas tiempo en llegar que las ondas directas. Las ondas retrasadas pueden llegar fuera de fase con la onda directa y por lo tanto cancelar la señal.
La comunicación por microondas se usa ampliamente para la comunicación de teléfono a larga distancia, teléfonos celulares y distribución de la televisión.
Estos medios de transmisión son ampliamente usados en la comunicación de corto rango, por ejemplo, controles remotos de televisores, VCRs, etc. Son relativamente direccionales, baratos, y fáciles de construir, pero su mayor inconveniente es que no atraviesan objetos sólidos. Por otro lado, el hecho que las ondas infrarrojas no atraviesen paredes solidas también es una ventaja. Significa que un sistema infrarrojo en un cuarto de un edificio no interferirá con un sistema similar en oficinas adyacentes. Además, la seguridad de sistemas infrarrojos contra escuchar detrás de las puertas es mejor que el de sistemas de radio precisamente por esta razón. Por esto, ninguna licencia gubernamental se necesita para operar un sistema infrarrojo, en contraste con sistemas de radio que deben ser autorizados.
Estas propiedades han hecho del infrarrojo un candidato interesante para LANs inalámbricas interiores. Por ejemplo, pueden equiparse computadores y oficinas en un edificio con transmisores y receptores infrarrojos sin necesidad de enfocar.
Redes Satelitales
Un satélite de comunicación puede ser pensado como un repetidor de microondas en el cielo. Contiene diversos transponerse, cada uno de los cuales escuchan alguna porción del espectro, amplifica la señal entrante, y hace una difusión de vuelta en otra frecuencia para evitar interferencia con la señal que entra. Los rayos que bajan son anchos o angostos, pudiendo cubrir grandes o pequeñas superficies de la tierra, respectivamente.
Los enlaces satelitales se diferencian de los enlaces punto a punto terrestres en que los retardos producto de las distancia involucradas son considerables, típicamente 270 mseg. Esto es bastante en comparación con los 3 µseg/km de los enlaces de microondas y los 5 µseg/km del coaxial o la fibra. Otra diferencia es que los satélites son por naturaleza elementos de difusión, lo que es útil en algunos casos, pero en otros, como la seguridad, no lo es. Otras características son que el costo de una transmisión es independiente de la distancia y que tienen una tasa de error bajísima.
Ecarrion03's Blog 