Topologías de red

   

Topologías de redes.

La topología de red se define como el mapa físico o lógico de una red para intercambiar datos. En otras palabras, es la forma en que está diseñada la red, sea en el plano físico o lógico. El concepto de red puede definirse como "conjunto de nudos 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 al que nos referimos.^[1]
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.
Los componentes fundamentales de una red son el servidor, los terminales, los dispositivos de red y el medio de comunicación.
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 un concentrador (unidad de acceso a múltiples estaciones, 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.

Topología de Anillo

La Topología Árbol es aquella en la que la conexión se da de forma jerárquica, o en forma de árbol, como su nombre lo indica, ya que posee un nodo conectado a otros en forma ramificada.
La distribución de la información en forma jerárquica es posible gracias al enlace troncal, que consiste en un cable con capas ramificadas.
Este tipo de topología es apto para redes escolares y redes locales con banda ancha.

Ventajas de la Topología

Entre las ventajas que nos ofrece el uso de la topología árbol podemos mencionar:
• Primero es considerada a nivel estructural como la mejor entre las redes ramificadas, ya que al derivarse de la topología bus y la de estrella permite crear un orden jerárquico que permite una estructura casi ilimitada.
• Es apoyada por diversos medios de la red como vendedores o proveedores.
• Hace posible la conexión entre punto a punto por su cableado que da de host a host.
• Su estructura permite tener muchos ordenadores y servidores en ella, distribuidos de muchas maneras, por lo que puede ser utilizada en sitios que requieran la comunicación de distintos grupos de ordenadores y a la vez todos tengan en común una gran conexión.
• Gracias a sus diversos switches se puede limitar el acceso a cierta información de alguna de las ramificaciones.
• Es resistente a fallas, ya que posee un nodo central ayudado por otros nodos secundarios.

-Desventajas
Entre las limitaciones o desventajas que dicha tecnología posee tenemos:
• Al ser dependiente el cableado del tronco o columna principal, si llega a tener una falla o un daño físico en él se sufrirá una interrupción general.
• Los nodos individuales pueden quedar aislados de la red por un fallo puntual en la ruta de conexión del nodo.
• Se requiere de concentradores cada uno de los grupos o ramificaciones del árbol no sufran de un bajón en la conectividad al resto de la red.
• Al tener una tarjeta de red de baja calidad se causaría ruido en la conexión de la red por lo cual dejaría de funcionar correctamente.
• Gracias al tamaño que llega a tener esta red su mantenimiento es complicado y por ello de alto costo.

Topología de anillo

La topología de anillo que no es más que una red de computadoras conectadas entre sí por un cableado que tiene forma de anillo como su nombre lo indica. En ella hay características a resaltar tales como que la información tiene que pasar de computadora en computadora hasta encontrar su destino, ya que de esta forma es que trabaja la topología de anillo para llevar la información a su destino. Además cabe mencionar que en esta topología hay dos tipos de la topología en anillo simple y la topología en Anillo doble que se diferencian entre sí por que la de doble anillo es mucho mejor, porque presenta aspectos tales como que a la hora de enviar la información si uno de los dos cables se daña o falla el otro sigue trabajando independientemente. Con lo que le pase al otro su mayor desventaja es el costo por que se necesita el doble de cableado que en la simple, por necesitar suficiente cableado para hacer dos anillos en vez de solo uno en que necesitas mas cableado te da menos posibilidades de que la red se caiga y así en cualquier eventualidad estarás preparado y no perderás tiempo reparándola si no que la podrás reparar a la vez que sigues trabajando por que uno de los anillo sirve mientras el otro dañado no sirve y puede verse afectado en su funcionamiento en lo más mínimo ya que la de un solo anillo necesita que la red se detenga para instalar nuevos equipos en esta si tienes astucia podrías conectar más computadoras sin la necesidad de realizar eso .

La topología de anillo se compone de un solo anillo formado por computadoras y cables. El anillo, como su propio nombre indica, consiste en conectar linealmente entre sí todos los ordenadores, en un bucle cerrado. La información se transfiere en un solo sentido a través del anillo, mediante un paquete especial de datos, llamado testigo, que se transmite de un nodo a otro, hasta alcanzar el nodo destino.

El cableado de la red en anillo es el más complejo, debido por una parte al mayor coste del cable, así como a la necesidad de emplear unos dispositivos denominados Unidades de Acceso Multiestación (MAU) para implementar físicamente el anillo.

A la hora de tratar con fallos y averías, la red en anillo presenta la ventaja de poder derivar partes de la red mediante los MAU's, aislando dichas partes defectuosas del resto de la red mientras se determina el problema. Un fallo, pues, en una parte del cableado de una red en anillo, no debe detener toda la red. La adición de nuevas estaciones no supone una complicación excesiva, puesto que una vez más los MAU's aíslan las partes a añadir hasta que se hallan listas, no siendo necesario detener toda la red para añadir nuevas estaciones.

Funcionamiento de la Topología de Anillo:

La topología de anillo mueve información sobre el cable en una dirección y es considerada como una topología activa. Las computadoras en la red retransmiten toda la información que reciben y la envían a la siguiente computadora en la red. El acceso al medio de la red es otorgado a una computadora en particular en la red por un "token". El token circula alrededor del anillo y cuando una computadora desea enviar datos, espera al token y posiciona de él. La computadora entonces envía los datos sobre el cable, a la computadora destino y esta envía un mensaje de vuelta diciendo que los datos se recibieron correctamente. La computadora que transmitió los datos, crea un nuevo token y los envía a la siguiente computadora, empezando el ritual de paso de token o estafeta (token passing) nuevamente.

Cada computadora tiende estar unida de una forma única. Cuando algún mensaje es enviado, este viaja a través de computadora en computadora. Cada una de ellas examina la dirección de destino. Si el mensaje no está direccionado a ella, reenvía el mensaje a la próxima computadora, y así hasta que el mensaje encuentre la computadora destino. Si se daña el cable, la comunicación no es posible de adquirir.

La topología de anillo se caracteriza principalmente por un camino unidireccional cerrado que puede conectar todos los nodos, dependiendo del control de acceso al medio; se le brindan distintos nombres a esta topología, entre ellos esta:

• Bucle: el cual se utiliza para designar anillos en los que el control de acceso está centralizado (una de las estaciones se encarga de controlar el acceso de la red).
• Anillo: el cual se utiliza cuando el control de acceso está distribuido por toda la red. Como las características de uno y otro tipo de la red son prácticamente las mismas, utilizamos el término anillo para las dos.

En cuanto a la fiabilidad de esta topología de Anillo presenta las mismas características que la de la topología de Bus: la avería de una estación puede aislarse fácilmente, pero una avería en el cable inutiliza la red. Sin embargo, es más fácil de encontrar a este problema, ya que el cable está físicamente dividido por las estaciones.

En esta topología los nodos están unidos físicamente a un conector central (llamado concentrador de cables o centro de cableado) en forma de estrella, aunque se sigue conservando la lógica del anillo (los mensajes pasan por todos los nodos). Cuando varios nodos fallan, el concentrador separa el nodo dañado del resto del anillo, y permite que el funcionamiento continúe normalmente de una red. Un concentrador admite el orden de 10 nodos. Para formar o expandir un anillo se pueden conectar varios concentradores entre sí, de forma que los procedimientos de acceso sigan siendo los mismos.

En esta configuración para prevenir fallos se puede llegar a utilizar un anillo de protección o de respaldo. En realidad de esta forma se puede observar como un anillo proporciona un enlace de comunicaciones muy fiable y no solo se minimiza las posibilidades de fallos, sin que este quede aislado y localizado (fácil mantenimiento de la red).

Una vez llegado a su destino el paquete de datos, el protocolo de acceso al medio debe incluir mecanismos para retirar dicho paquete de datos.

En pocas palabras, una topología en anillo no es excesivamente difícil de instalar, aunque gaste más cable que una topología en bus, pero el coste de mantenimiento puede ser intolerable sin puntos centralizadores.

La combinación estrella/anillo puede proporcionar una topología muy fiable sin el coste exagerado de cable como estrella pura.

Diferencia de la topología en anillo con la topología en estrella

La topología en anillo se diferencia principalmente en que la información o datos importantes no se concentran en una computadora central como lo hace la topología en estrella, además la topología en anillo tiene un dispositivo que le permite utilizar multi-computadoras en vez de enviar la información a la computadora central.

Ventajas de topología en anillo:

• La principal ventaja de la red de anillo es que se trata de una arquitectura muy sólida, que pocas veces entra en conflictos con usuarios.
• La mayor ventaja que posee es el costo, pues para crearla, basta con que los equipos cuenten con tarjetas de red y con que exista un cable coaxial que una un punto con otro.
• Si se poseen pocas estaciones puede obtenerse un rendimiento óptimo.
• El sistema provee un acceso equitativo para todas las computadoras.
• Esta topología usa menos cable que la topología de estrella.
• Se puede operar a grandes velocidades, y los mecanismos para evitar colisiones son sencillos.

Desventajas de topología en anillo:

• La ruptura de algún cable o fallo de un nodo altera el funcionamiento de toda la red, al igual que las distorsiones afectan a toda la red.
• La topología en anillo utiliza más cable que la topología en bus pero menos que la topología en estrella.
• En algunos tipos de topología en anillo es necesario bajar todo el sistema para agregar nodos.
• Si se posee gran cantidad de estaciones el rendimiento decaerá.
• En algunos casos para conectar una máquina al sistema es necesario desconectarlo de varias máquinas.
• Posee una mayor lentitud en la transmisión de la señal, debido a que la información es repartida por todo el anillo.

Topología de Bus

Una Red o topología en forma de Bus o Canal de difusión es un camino de comunicación bidireccional con puntos de terminación bien definidos. Cuando una estación trasmite, la señal se propaga a ambos lados del emisor hacia todas las estaciones conectadas al Bus hasta llegar a las terminaciones del mismo. Así, cuando una estación trasmite su mensaje alcanza a todas las estaciones, por esto el Bus recibe el nombre de canal de difusión. Otra propiedad interesante es que el Bus actúa como medio pasivo y por lo tanto, en caso de extender la longitud de la red, el mensaje no debe ser regenerado por repetidores (los cuales deben ser muy fiables para mantener el funcionamiento de la red). En este tipo de topología cualquier ruptura en el cable impide la operación normal y es muy difícil de detectar. Por el contrario, el fallo de cualquier nodo no impide que la red siga funcionando normalmente, lo que permite añadir o quitar nodos a la red sin interrumpir su funcionamiento.

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.

•  Cada nodo escucha todo el trafico sobre la red y toma solo los datos dirigidos a él
•  La conexión y desconexión de nodos  no requiere dividir el bus.
•  Los nodos defectuosos no afectan la operación del resto de la red.
•  Un solo medio de comunicación

En cada punto donde existe un ordenador, es necesario utilizar un conector en forma de T. Los conectores T tienen dos extremos que permiten enlazar el cable de la red y la salida de la T se conecta al ordenador.

La topología de BUS solo puede emplear cable coaxial cuya velocidad de transmisión es de 10 Mbps, los conectores tipo T son los BNC. Tendremos que poner la salida de la T en el adaptador (tarjeta) y conectarnos cada parte del cable en cada uno de los extremos de la T.

Ventajas

• Facilidad de implementación y crecimiento. 
• Faciles de instalar  
• Requiere menor cantidad de fisico
• 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.

Topología de 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 éste.

Dado 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.

 

Ventajas

Tiene los medios para prevenir problemas.

Si una PC se desconecta o se rompe el cable solo queda fuera de la red esa PC.

• Fácil de agregar, reconfigurar arquitectura PC.

• Fácil de prevenir daños o conflictos.

• Permite que todos los nodos se comuniquen entre sí de manera conveniente.

• El mantenimiento resulta mas económico y fácil que la topología bus

Desventajas

•Si el nodo central falla, toda la red se desconecta.

• Es costosa, ya que requiere más cable que las topologías bus o anillo.

• El cable viaja por separado del hub a cada computadora

• La topología estrella es una de las topologías más populares de un LAN (Local Área Network). Es implementada conectando cada computadora a un Hub central. El Hub puede ser Activo, Pasivo o Inteligente. Un hub activo es solo un punto de conexión y no requiere energía eléctrica. Un Hub activo (el más común) es actualmente un repetidor con múltiples puertos; impulsa la señal antes de pasarla a la siguiente computadora. Un Hub Inteligente es un hub activo pero con capacidad de diagnostico, puede detectar errores y corregirlos.

• Comunicación en la Topología Estrella

• En una red estrella típica, la señal pasa de la tarjeta de red (NIC) de la computadora que esta enviando el mensaje al Hub y este se encarga de enviar el mensaje a todos los puertos. La topología estrella es similar a la Bus, todas las computadoras reciben el mensaje pero solo la computadora con la dirección, igual a la dirección del mensaje puede leerlo.

Topología de Estrella extendida

La topología en estrella extendida es igual a la topología en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central también es el centro de otra estrella. Generalmente el nodo central está ocupado por un hub o un switch, y los nodos secundarios por hub.

VENTAJAS:

• La ventaja de esto es que el cableado es más corto y limita la cantidad de dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central.

DESVENTAJAS:

Si el nodo 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 computador

Topología de doble Anillo

Una red en anillo es una topología de red en la que cada estación tiene una única conexión de entrada y otra de salida. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de traductor, pasando la señal a la siguiente estación.

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, dos anillos permiten que los datos se envíen en ambas direcciones . 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

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 (Circuito unidireccional).

Topología Jerárquica

 

• Topología jerárquica La topología jerárquica se desarrolla de forma similar a la topología en estrella extendida pero, en lugar de enlazar los hub/switches, el sistema se enlaza con un computador que controla el tráfico de la topología.
• Un sistema jerárquico no es más que una red cuya configuración obedece a un conjunto de reglas específicas uno de los tipos de configuración considerados resulta ser la Red en árbol, que no es otra cosa que lo que denominamos estructura jerárquica.

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.
• • 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

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• GRACIAS....