Análisis Topologías relación con área y tecnología

 

1.   Definición red informática:

Una red informática es un conjunto de ordenadores y dispositivos conectados entre sí con el propósito de compartir información y recursos. Los recursos que se pueden compartir en una red son discos duros, impresoras, etc., pero, además en una red podemos compartir información de los programas y los datos que manejan los usuarios.En cualquier tipo de red o sistema de comunicación, podemos encontrar un emisor y un receptor de la información. Asimismo, la información viaja  a través de un canal o línea de comunicación. Finalmente, para que la información pueda transmitirse por esa línea, debe someterse  a un proceso de codificación (cuando se emite) y descodificación (cuando se recibe).

2.   Clasificación

2.1.              Según su topología:

Una topología de red es la estructura de equipos, cables y demás componentes en una red. La topología es tanto física como lógica:

La topología física describe cómo están conectados los componentes físicos de una red, es la conexión física de circuitos.

La topología lógica describe el modo en que los datos de la red fluyen a través de componentes físicos, la proporciona el software y es una conexión lógica.

topologías básicas:

2.1.1                   Punto a Punto (Peer to Peer):

Las redes punto a punto son aquellas que responden a un tipo de arquitectura de red en las que cada canal de datos se usa para comunicar únicamente dos nodos, en clara oposición a las redes multipunto, en las cuales cada canal de datos se puede usar para comunicarse con diversos nodos.

En una red punto a punto, los dispositivos en red actúan como socios iguales, o pares entre sí. Como pares, cada dispositivo puede tomar el rol de emisor o la función de receptor.

En un momento, el dispositivo A, por ejemplo, puede hacer una petición de un mensaje / dato del dispositivo B, y este es el que le responde enviando el mensaje / dato al dispositivo A. El dispositivo A funciona como receptor, mientras que B funciona como emisor.

Un momento después los dispositivos A y B pueden revertir los roles: B, como receptor, hace una solicitud a A, y A, como emisor, responde a la solicitud de B. A y B permanecen en una relación recíproca o par entre ellos.

Las redes punto a punto son relativamente fáciles de instalar y operar. A medida que las redes crecen, las relaciones punto a punto se vuelven más difíciles de coordinar y operar. Su eficiencia decrece rápidamente a medida que la cantidad de dispositivos en la red aumenta. Los enlaces que interconectan los nodos de una red punto a punto se pueden clasificar en tres tipos según el sentido de las comunicaciones que transportan:

Simplex: la transacción sólo se efectúa en un solo sentido.

Half-duplex: la transacción se realiza en ambos sentidos, pero de forma alternativa, es decir solo uno puede transmitir en un momento dado, no pudiendo transmitir los dos al mismo tiempo.

Full-duplex: la transacción se puede llevar a cabo en ambos sentidos simultáneamente. Cuando la velocidad de los enlaces semi-dúplex y dúplex es la misma en ambos sentidos, se dice que es un enlace simétrico, en caso contrario se dice que es un enlace asimétrico.

Se utiliza en redes de largo alcance (WAN).

Los algoritmos de encaminamiento suelen ser complejos, y el control de errores se realiza en los nodos intermedios además de los extremos. Las estaciones reciben sólo los mensajes que les entregan los nodos de la red. Estos previamente identifican a la estación receptora a partir de la dirección de destino del mensaje.

La conexión entre los nodos se puede realizar con uno o varios sistemas de transmisión de diferente velocidad, trabajando en paralelo.

Los retardos se deben al tránsito de los mensajes a través de los nodos intermedios.

La conexión extremo a extremo se realiza a través de los nodos intermedios, por lo que depende de su fiabilidad.

La seguridad es inherente a la propia estructura en malla de la red en la que cada nodo se conecta a dos o más nodos.

Los costos del cableado dependen del número de enlaces entre las estaciones.

Cada nodo tiene por lo menos dos interfaces.

Punto a Punto
Ventajas	Inconvenientes
Fáciles de configurar.	Administración no centralizada.
Menor complejidad.	No son muy seguras.
Menor costo dado que no se necesita dispositivos de red ni servidores dedicados.	No son escalables
	Todos los dispositivos pueden actuar como cliente y como servidor, lo que puede ralentizar su funcionamiento.
	Reducen su rendimiento

2.1.2.    Bus:

Todos los equipos de una red están unidos a un cable contiguo. El paquete se transmite a todos los dispositivos de red en ese segmento. Las redes de ductos son consideradas como topologías pasivas. Las computadoras "escuchan" al ducto. Cuando éstas están listas para transmitir, ellas se aseguran de que no haya nadie más transmitiendo en el ducto, y entonces ellas envían sus paquetes de información. Las redes de ducto basadas en contención (ya que cada computadora debe contender por un tiempo de transmisión) típicamente emplean la arquitectura de red ETHERNET.

Es frecuente en las redes de área local. 

Todos los dispositivos de red reciben el paquete de datos. 

BUS
Ventajas	Inconvenientes
Facilidad de implementación y crecimiento.	Hay un límite de equipos dependiendo de la calidad de la señal.
Simplicidad en la arquitectura.	Puede producirse degradación de la señal.
Es una red que no ocupa mucho espacio.	Complejidad de reconfiguración y aislamiento de fallos.
Se usa para redes pequeñas y temporales	Limitación de las longitudes físicas del canal.
Facilidad de agregar dispositivos  a la red.	Un problema en el canal usualmente degrada toda la red.
	El desempeño se disminuye a medida que la red crece.

2.1.3.    Estrella:

Los segmentos de cable de cada equipo en la red están conectados a un componente centralizado o concentrador (hub). Un concentrador es un dispositivo que conecta varios equipos juntos. En una topología en estrella, las señales se transmiten desde el equipo, a través del concentrador, a todos los equipos de la red.

Es la más empleada en los sistemas de comunicación de datos.

Todas las computadoras reciben el mensaje pero sólo la computadora con la dirección igual a la dirección del mensaje puede leerlo.

El nodo central es el responsable de encaminar el tráfico hacia el resto de los componentes; se encarga además de localizar las averías.

ESTRELLA
Ventajas	Inconvenientes
Posee un sistema que permite agregar nuevos equipos fácilmente.	Si el hub (repetidor) o switch central falla, toda la red deja de transmitir.
Reconfiguración rápida.	Es costosa, ya que requiere más cables que las topologías en bus o anillo.
Fácil de prevenir daños y/o conflictos, ya que no afecta a los demás equipos si ocurre algún fallo.	El cable viaja por separado del concentrador a cada computadora.
Centralización de la red.
Fácil de encontrar fallos.

 

2.1.4.    Anillo:

Los equipos están conectados con un cable de forma circular. No hay extremos con terminaciones. Las señales viajan alrededor del bucle en una dirección y pasan a través de cada equipo que actúa como repetidor para amplificar la señal y enviarla al siguiente equipo. 

Todos los componentes del anillo están unidos por un mismo canal.

En una topología en anillo cada equipo actúa como repetidor, regenerando la señal y enviándola al siguiente equipo. 

ANILLO
Ventajas	Inconvenientes
El sistema provee un acceso equitativo para todas las computadoras.	Longitudes de canales (si una estación desea enviar a otra, los datos tendrán que pasar por todas las estaciones intermedias antes de alcanzar la estación de destino).
El rendimiento no decae cuando muchos usuarios utilizan la red.	El canal usualmente se degradará a edida que la red crece.
Arquitectura muy sólida.	Difícil de diagnosticar y reparar los problemas.
Facilidad para la fluidez de datos.	Si se encuentra enviando un archivo podrá ser visto por las estaciones intermedias antes de alcanzar la estación de destino.
Sistema operativo caracterizado con un único canal	La transmisión de datos es más lenta que en las otras topologías (Estrella, Malla, Bus, etc), ya que la información debe pasar por todas las estaciones intermedias antes de llegar al destino.

 

 

2.1.5.    Malla:

Cada equipo está conectado a cada uno del resto de los equipos por un cable distinto. Gracias a los múltiples caminos que ofrece a través de los distintos dispositivos, es posible orientar el tráfico por trayectorias alternativas en caso de que algún nodo esté averiado u ocupado. Este tipo de tecnología requiere mucho cable (cuando se utiliza el cable como medio, pero puede ser inalámbrico también). Pero debido a la redundancia, la red puede seguir operando si una conexión se rompe.

Una red con topología en malla ofrece una redundancia y fiabilidad superiores. Aunque la facilidad de solución de problemas y el aumento de la confiabilidad son ventajas muy interesantes, estas redes resultan caras de instalar, ya que utilizan mucho cableado.

MALLA
Ventajas	Inconvenientes
Los enlaces dedicados garantizan que cada conexión solo debe transportar la carga de datos propia de los dispositivos conectados.	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 una mayor cantidad de recursos.
Una topología de malla es robust. Si un enlace falla, no inhabilita todo el sistema	Requiere n-¡ puertos de comuncación
Privacidad y seguridad. Cuando un mensaje viaja a través de una línea dedicada, solamente lo ve el receptor adecuado.	El mantenimiento resulta costoso a largo tiempo

 

 

2.1.6.    Arbol:

Una topología de árbol o topología jerárquica es aquella que combina características de la topología estrella con la de bus, se podría decir que es una combinación de ambas. 

Trabaja de la misma manera que la de bus y estrella por el modo de actuar del nodo ya que el nodo de interconexión trabaja en modo difusión, pues la información se propaga hacia todas las estaciones, solo que en esta topología las ramificaciones se extienden a partir de un punto raíz como la de estrella, a tantas ramificaciones como sean posibles, según las características del árbol.
Esta topología trabaja de la misma manera que la de bus y estrella por el modo de actuar del nodo ya que el nodo de interconexión trabaja en modo difusión, pues la información se propaga hacia todas las estaciones, solo que en esta topología las ramificaciones se extienden a partir de un punto raíz como la de estrella, a tantas ramificaciones como sean posibles, según las características del árbol.

Una similitud con la de topología de estrella es que los nodos del árbol están conectados a un concentrador central o hub que controla el tráfico de la red, pero no todos los nodos se conectan directamente al concentrador central. La mayoría de los dispositivos se conectan a un concentrador secundario que, a su vez, se conecta al concentrador central.

ARBOL
Ventajas	Inconvenientes
Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware.	Si se llegara a desconectar un nodo, todos los que están conectados a él se descone ctan también.
Cableado punto a punto para segmentos individuales	Se requiere mucho cable.
Facilidad de resolución de problemas.	Es más difícil su configuración.
Facilita el crecimiento de la red	se cae el segmento principal todo el segmento también cae.

 

 

2.2.   Según su área de aplicación.

2.2.1     Redes de área personal (PAN) Personal Area Networks:

Para llevar a cabo un intercambio de datos, los terminales modernos como smartphones, tablets, ordenadores portátiles o equipos de escritorio permiten asociarse ad hoc a una red. Esto puede realizarse por cable y adoptar la forma de una Personal Area Network (PAN) o red de área personal, aunque las técnicas de transmisión más habituales son la memoria USB o el conector FireWire. La variante inalámbrica Wireless Personal Area Network (WPAN) se basa en técnicas como Bluetooth, Wireless USB, Insteon, IrDA, ZigBee o Z-Wave. Una Personal Area Network inalámbrica que se lleva a cabo vía Bluetooth recibe el nombre de Piconet. El ámbito de acción de las redes PAN y WPAN se limita normalmente a unos pocos metros y, por lo tanto, no son aptas para establecer la conexión con dispositivos que se encuentran en habitaciones o edificios diferentes.

Además de establecer la comunicación entre cada uno de los dispositivos entre sí, las redes de área personal (Personal Area Networks) permiten, asimismo, la conexión con otras redes de mayor tamaño. En este caso se puede hablar de un uplink o de un enlace o conexión de subida. Debido al alcance limitado y a una tasa de transmisión de datos relativamente baja, las PAN se utilizan principalmente para conectar periféricos en el ámbito del ocio y de los hobbies. Algunos ejemplos típicos son los auriculares inalámbricos, las videoconsolas y las cámaras digitales. En el marco del Internet of Things (IoT), las redes WPAN se utilizan para la comunicación de las aplicaciones de control y monitorización con una frecuencia de transferencia baja. A este respecto, los protocolos como Insteon, Z-Wave y ZigBee han sido diseñados especialmente para la domótica y para la automatización del hogar.

 

2.2.2     Redes de área Local (LAN) Local Area Networks:

Si una red está formada por más de un ordenador, esta recibe el nombre de Local Area Network (LAN). Una red local de tales características puede incluir a dos ordenadores en una vivienda privada o a varios miles de dispositivos en una empresa. Asimismo, las redes en instituciones públicas como administraciones, colegios o universidades también son redes LAN. Un estándar muy frecuente para redes de área local por cable es Ethernet. Otras opciones menos comunes y algo obsoletas son las tecnologías de red ARCNET, FDDI y Token Ring. La transmisión de datos tiene lugar o bien de manera electrónica a través de cables de cobre o mediante fibra óptica de vidrio.

Si se conectan más de dos ordenadores en una red LAN, se necesitan otros componentes de red como hubs, bridges y switches, es decir, concentradores, puentes de red y conmutadores, los cuales funcionan como elementos de acoplamiento y nodos de distribución. El tipo de red conocido como LAN o red de área local fue desarrollado para posibilitar la rápida transmisión de cantidades de datos más grandes. En función de la estructura de la red y del medio de transmisión utilizado se puede hablar de un rendimiento de 10 a 1.000 Mbit/s. Asimismo, las redes LAN permiten un intercambio de información cómodo entre los diversos dispositivos conectados a la red. Por ello, en el entorno empresarial es habitual que varios equipos de trabajo puedan acceder a servidores de archivos comunes, a impresoras de red o a aplicaciones por medio de la red LAN.

Si la red local tiene lugar de manera inalámbrica, se puede hablar en este caso de una Wireless Local Area Network (WLAN) o red de área local inalámbrica y los fundamentos básicos de los estándares de la red WLAN quedan definidos por la familia de normas IEEE 802.11. Las redes locales inalámbricas ofrecen la posibilidad de integrar terminales cómodamente en una red doméstica o empresarial y son compatibles con redes LAN Ethernet, aunque el rendimiento es, en este caso, algo menor que el de una conexión Ethernet.

El alcance de una Local Area Network depende tanto del estándar usado como del medio de transmisión y aumenta a través de un amplificador de señal que recibe el nombre de repetidor (repeater). En el caso de la ampliación Gigabit Ethernet por medio de fibra de vidrio, se puede llegar a un alcance de señal de varios kilómetros. No resulta muy habitual, sin embargo, que las Local Area Networks estén formadas por más de una estructura. El grupo de redes LAN geográficamente cercanas puede asociarse a una Metropolitan Area Network (MAN) o Wide Area Network (WAN) superiores.

 

 

2.2.3     Redes de área Metropolitana (MAN) Metropolitan Area Networks:

La Metropolitan Area Network (MAN) o red de área metropolitana es una red de telecomunicaciones de banda ancha que comunica varias redes LAN en una zona geográficamente cercana. Por lo general, se trata de cada una de las sedes de una empresa que se agrupan en una MAN por medio de líneas arrendadas. Para ello, entran en acción routers de alto rendimiento basados en fibra de vidrio, los cuales permiten un rendimiento mayor al de Internet y la velocidad de transmisión entre dos puntos de unión distantes es comparable a la comunicación que tiene lugar en una red LAN.

Los operadores que desempeñan actividades internacionales son los encargados de poner a disposición la infraestructura de las redes MAN. De esta manera, las ciudades conectadas mediante Metropolitan Area Networks pueden contar a nivel suprarregional con Wide Area Networks (WAN) y a nivel internacional con Global Area Networks (GAN).

Para una red MAN, la red Metro Ethernet supone una técnica especial de transmisión con la que se pueden construir redes MEN (Metro Ethernet Network) sobre la base de Carrier Ethernet (CE 1.0) o Carrier Ethernet 2.0 (CE 2.0).

El estándar para redes inalámbricas regionales de mayor envergadura, es decir, las denominadas Wireless Metropolitan Area Networks (WMAN), fue desarrollado con IEEE 802.16. Esta tecnología de WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) permite crear las llamadas redes WLAN hotzones, que consisten en varios puntos de acceso WLAN interconectados en diferentes localizaciones. Las redes WMAN se utilizan para ofrecer a los usuarios una potente conexión a Internet en aquellas regiones que carecen de infraestructura para ello, y es que el DSL, el estándar habitual de transmisión, solo está disponible técnicamente donde hay hilos de cobre.

 

2.2.4     Redes de área extensa (WAN) Wide Area Networks:

Mientras que las redes Metropolitan Area Networks comunican puntos que se encuentran cerca unos de los otros en regiones rurales o en zonas de aglomeraciones urbanas, las Wide Area Networks (WAN) o redes de área amplia se extienden por zonas geográficas como países o continentes. El número de redes locales o terminales individuales que forman parte de una WAN es, en principio, ilimitado.

Mientras que las redes LAN y las MAN pueden establecerse a causa de la cercanía geográfica del ordenador o red que se tiene que conectar en base a Ethernet, en el caso de las Wide Area Networks entran en juego técnicas como IP/MPLS (Multiprotocol Label Switching), PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), SDH (Synchronous Digital Hierarchy), SONET (Synchronous Optical Network), ATM (Asynchronous Transfer Mode) y, rara vez, el estándar obsoleto X.25.

En la mayoría de los casos, las Wide Area Networks suelen pertenecer a una organización determinada o a una empresa y se gestionan o alquilan de manera privada. Los proveedores de servicios de Internet también hacen uso de este tipo de redes para conectar las redes corporativas locales y a los consumidores a Internet.

2.3.   Según su Propiedad.

2.3.1.    Publica:

Son aquellas redes que su acceso es público que permiten a los usuarios y compartir informaciones y servicios dentro del área que abarcan.

2.3.2.    Privada :

Son redes restringidas al propietario o a los usuarios que las utilizan. Cuando en estas redes se utilizan herramientas típicas de la red pública Internet se denomina intranets.

2.3.3.    Privada virtual:

Son un tipo de redes resultante de la interconexión de varias redes privadas entre sí, aprovechando la infraestructura de una red global.