TIPOS
DE REDES Y TOPOLOGIA
INTRODUCCIÓN
La
comunicación por medio de una red se
lleva a cabo en dos diferentes categorías: la capa física y la capa lógica.
La capa física incluye todos los
elementos de los que hace uso un equipo para comunicarse con otros equipos
dentro de la red, como, por ejemplo, las tarjetas de red, los cables, las
antenas, etc.
La
comunicación a través de la capa lógica se rige por normas muy rudimentarias
que por sí mismas resultan de escasa utilidad. Sin embargo, haciendo uso de
dichas normas es posible construir los denominados protocolos, que son normas de comunicación más complejas, capaces
de proporcionar servicios que resultan útiles.
Los protocolos son un concepto muy
similar al de los idiomas de las personas. Si dos personas hablan el mismo
idioma, es posible comunicarse y transmitir ideas.
La
razón más importante sobre por qué existe diferenciación entre la capa física y
la lógica es sencilla: cuando existe una división entre ambas, es posible
utilizar un número casi infinito de protocolos distintos, lo que facilita la
actualización y migración entre distintas tecnologías.
DESARROLLO
Una red de computadoras, también
llamada red de ordenadores, red de comunicaciones de datos o red informática, es un conjunto de equipos
informáticos y software conectados entre sí por medio de dispositivos
físicos que envían y reciben impulsos eléctricos, ondas
electromagnéticas o cualquier otro medio para el transporte de datos, con la finalidad de
compartir información, recursos y ofrecer servicios.
Como en todo proceso de comunicación,
se requiere de un emisor, un mensaje, un medio y un receptor.
La finalidad principal para la creación de una red de computadoras es compartir
los recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y
la disponibilidad de la información, aumentar la velocidad de transmisión
de los datos y reducir el costo. Un ejemplo es Internet,
la cual es una gran red de millones de computadoras ubicadas en distintos
puntos del planeta interconectadas básicamente para compartir información y
recursos.
La estructura y el modo
de funcionamiento de las redes informáticas actuales están definidos en varios estándares,
siendo el más importante y extendido de todos ellos el modelo TCP/IP basado
en el modelo de referencia OSI. Este último, estructura cada red en siete
capas con funciones concretas pero relacionadas entre sí; en TCP/IP se reducen
a cuatro capas. Existen multitud de protocolos repartidos por cada capa, los
cuales también están regidos por sus respectivos estándares.
Por qué las redes son
importantes
Un equipo es una máquina
que se usa para manipular datos. Los seres humanos, como seres comunicativos,
comprendieron rápidamente porqué sería útil conectar equipos entre sí para
intercambiar información.
Una red informática
puede tener diversos propósitos:
·
Intercambio de recursos (archivos, aplicaciones o
hardware, una conexión a Internet, etc.)
·
Comunicación entre personas (correo electrónico,
debates en vivo, etc.)
·
Comunicación entre procesos (por ejemplo, entre
equipos industriales)
·
Garantía de acceso único y universal a la
información (bases de datos en red)
·
Videojuegos de varios jugadores
Las redes también se
usan para estandarizar aplicaciones. El término groupware se usa
generalmente para referirse a las herramientas que permiten que varias personas
trabajen en una red. Por ejemplo, las agendas grupales y el correo electrónico
se pueden usar para comunicar de manera más rápida y eficaz. A continuación se
presenta una breve descripción de las ventajas de dichos sistemas:
·
Costos más bajos gracias al uso compartido de datos
y de periféricos
·
Estandarización de aplicaciones
·
Acceso a los datos a tiempo
·
Comunicación y organización más eficaces
Actualmente,
gracias a Internet, presenciamos una unificación de las redes. Por lo tanto,
las ventajas de instalar una red son múltiples, ya sea para un comercio o para
uso particular.
Tipos de redes
Los tipos de redes son:
·
Red de área personal (Personal Area Network, PAN).-
Es una red de computadoras usada para la comunicación entre los dispositivos de
la computadora cerca de una persona.
·
Red inalámbrica de área
personal (Wireless
Personal Area Network, WPAN).- Es una red de computadoras
inalámbrica para la comunicación entre distintos dispositivos cercanos al punto
de acceso. Estas redes normalmente son de unos pocos metros y para uso
personal, así como fuera de ella. El medio de transporte puede ser cualquiera
de los habituales en las redes inalámbricas pero las que reciben esta
denominación son habituales en Bluetooth.
·
Red de área local (Local Area Network, LAN).-
Es una red que se limita a un área especial relativamente pequeña tal como un
cuarto, un solo edificio, una nave, o un avión. Las redes de área local a veces
se llaman una sola red de localización. No utilizan medios o redes de
interconexión públicos.
·
Red de área local
inalámbrica (Wireless Local
Area Network, WLAN).- Es un sistema de comunicación de datos
inalámbrico flexible, muy utilizado como alternativa a las redes de área local
cableadas o como extensión de estas.
·
Red de área de campus (Campus Area Network, CAN).-
Es una red de computadoras de alta velocidad que conecta redes de área local a
través de un área geográfica limitada, como un campus universitario, una base
militar, hospital, etc. Tampoco utiliza medios públicos para la interconexión.
·
Red de área
metropolitana (Metropolitan
Area Network, MAN).- Es una red de alta velocidad (banda ancha)
que da cobertura en un área geográfica más extensa que un campus, pero aun así
limitado. Por ejemplo, una red que interconecte los edificios públicos de un
municipio dentro de la localidad por medio de fibra óptica.
·
Red de área amplia (Wide Area Network, WAN).-
Son redes informáticas que se extienden sobre un área geográfica extensa
utilizando medios como: satélites, cables interoceánicos, Internet, fibras
ópticas públicas, etc.
·
Red de área de
almacenamiento (Storage Area
Network, SAN).- Es una red concebida para conectar servidores,
matrices de discos y librerías de soporte, permitiendo el tránsito de datos sin
afectar a las redes por las que acceden los usuarios.
·
Red de área local
virtual (Virtual LAN, VLAN).-
Es un grupo de computadoras con un conjunto común de recursos a compartir y de
requerimientos, que se comunican como si estuvieran adjuntos a una división
lógica de redes de computadoras en la cual todos los nodos pueden alcanzar a
los otros por medio de broadcast en la capa de enlace de
datos, a pesar de su diversa localización física. Este tipo surgió como
respuesta a la necesidad de poder estructurar las conexiones de equipos de un
edificio por medio de software, permitiendo dividir un conmutador en
varios virtuales.
TOPOLOGIAS
·
Bus: esta topología permite
que todas las estaciones reciban la información que se transmite, una estación
trasmite y todas las restantes escuchan.
·
Ventajas: La topología Bus requiere de menor
cantidad de cables para una mayor topología; otra de las ventajas de esta topología
es que una falla en una estación en particular no incapacitara el resto de la
red.
·
Desventajas: al existir un solo canal de comunicación
entre las estaciones de la red, si falla el canal o una estación, las restantes
quedan incomunicadas. Algunos fabricantes resuelven este problema poniendo un
bus paralelo alternativo, para casos de fallos o usando algoritmos para
aislar las componentes defectuosas.
·
Existen dos mecanismos
para la resolución de conflictos en la transmisión de datos:
·
CSMA/CD: son redes con escucha
de colisiones. Todas las estaciones son consideradas igual, por ello compiten
por el uso del canal, cada vez que una de ellas desea transmitir debe escuchar
el canal, si alguien está transmitiendo espera a que termine, caso contrario
transmite y se queda escuchando posibles colisiones, en este último espera un
intervalo de tiempo y reintenta nuevamente.
·
Token Bus: Se usa un token (una trama de
datos) que pasa de estación en estación en forma cíclica, es decir forma un
anillo lógico. Cuando una estación tiene el token, tiene el derecho exclusivo
del bus para transmitir o recibir datos por un tiempo determinado y luego pasa
el token a otra estación, previamente designada. Las otras estaciones no pueden
transmitir sin el token, sólo pueden escuchar y esperar su turno. Esto
soluciona el problema de colisiones que tiene el mecanismo anterior.
·
Redes en
Estrella: Es otra de
las tres principales topologías. La red se une en un único punto, normalmente con control centralizado, como un concentrador de cableado.
·
Redes Bus en
Estrella: Esta topología
se utiliza con el fin de facilitar la
administración de la red. En este caso la red es
un bus que se cablea físicamente como una estrella por medio de concentradores.
·
Redes en Estrella
Jerárquica: Esta estructura de
cableado se utiliza en la mayor parte de las redes locales actuales, por medio
de concentradores dispuestos en cascada para formar
una red jerárquica.
·
Redes en
Anillo: Es una de
las tres principales topologías. Las estaciones están unidas una con otra
formando un círculo por medio de
un cable común. Las señales circulan en un solo sentido alrededor del
círculo, regenerándose en cada nodo.
·
Token Ring: La estación se conecta al anillo por una unidad
de interfaz (RIU), cada RIU es responsable de controlar el paso de los datos
por ella, así como de regenerar la transmisión y pasarla a la estación
siguiente. Si la dirección de cabecera de una determinada transmisión
indica que los datos son para una estación en concreto, la unidad de
interfaz los copia y pasa la información a la estación de trabajo conectada a
la misma. Se usa en redes de área local con o sin prioridad, el token pasa de
estación en estación en forma cíclica, inicialmente en estado desocupado. Cada estación cuando tiene el token (en este momento la
estación controla el anillo), si quiere transmitir cambia su estado ha
ocupado, agregando los datos atrás y lo pone en la red, caso contrario pasa el
token a la estación siguiente. Cuando el token pasa de nuevo por la estación
que transmitió, saca los datos, lo pone en desocupado y lo regresa a la red.
PROTOCOLOS
Características
Un protocolo es
el conjunto de normas para comunicarse dos o más entidades. Los
elementos que definen un protocolo son:
·
Sintaxis: formato, codificación y
niveles de señal de datos.
·
Semántica:
información de control y gestión de errores.
·
Temporización: coordinación entre
la velocidad y orden secuencial de las señales.
Las características más importantes de un protocolo
son:
·
Directo/indirecto: los
enlaces punto a punto son directos pero los enlaces entre dos entidades en
diferentes redes son indirectos ya que intervienen elementos intermedios.
·
Monolítico/estructurado: monolítico es aquel en que el emisor tiene el
control en una sola capa de todo el proceso de transferencia. En protocolos estructurados, hay varias capas que se coordinan y que dividen la tarea
de comunicación.
·
Simétrico/asimétrico: los simétricos son aquellos en que
las dos entidades que se comunican son semejantes en cuanto a poder tanto
emisores como consumidores de información. Un protocolo es asimétrico si una de
las entidades tiene funciones diferentes
de la otra.
Funciones
1. Segmentación y ensamblado: generalmente es necesario dividir los
bloques de datos en unidades pequeñas e iguales en tamaño, y este proceso se le
llama segmentación. El bloque básico de segmento en una cierta capa de un
protocolo se le llama PDU.
2. Encapsulado: se trata del proceso de adherir información
de control al segmento de datos. Esta
información de control es el direccionamiento del emisor/receptor, código de
detección de errores y control de protocolo.
3. Control de
conexión: hay
bloques de datos sólo de control y otros de datos y control. Cuando se utilizan
datagramas, todos los bloques incluyen control y datos ya que cada PDU se trata
como independiente. En circuitos virtuales hay bloques de control que son los encargados de
establecer la conexión del circuito virtual. Hay protocolos más sencillos y
otros más complejos, por lo que los protocolos de los emisores y receptores deben
de ser compatibles al menos. Además de la fase de establecimiento de conexión está
la fase de transferencia y la de corte de conexión. Si se utilizan circuitos
virtuales habrá que numerar los PDU y llevar un control en el emisor y en el
receptor de los números.
4. Entrega ordenada: el envío de PDU puede acarrear el
problema de que si hay varios caminos posibles, lleguen al receptor PDU
desordenados o repetidos, por lo que el receptor
debe de tener un mecanismo para reordenar los PDU. Hay sistemas que tienen un mecanismo de numeración con módulo algún número;
esto hace que el módulo sean lo suficientemente alto como para que sea
imposible que haya dos segmentos en la red al mismo tiempo y con el mismo número.
5. Control de flujo: hay controles de flujo de parada y
espera o de ventana deslizante. El control de flujo es necesario en varios
protocolos o capas, ya que el problema de saturación del receptor se puede
producir en cualquier capa del protocolo.
6. Control de errores: generalmente se utiliza un
temporizador para retransmitir una trama una vez que no se ha recibido
confirmación después de expirar el tiempo del temporizador. Cada capa de
protocolo debe de tener su propio control de errores.
7. Direccionamiento: cada estación o dispositivo
intermedio de almacenamiento debe tener una dirección única. A su vez, en cada
terminal o sistema final puede haber varios agentes o programas que utilizan la
red, por lo que cada uno de ellos tiene asociado un puerto.
Conclusión
A lo largo del tiempo se han ido inovando los tipos de redes y sus topologias para hacer la comunicacion entre computadoras más rapidas, baratas y sin menos problemas o desventajas, por lo que es necesario que sigan existiendo este tipo de avances para que asi se pueda llegar a un nivel más alto de velocidad.
Referencias
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