jueves, 25 de septiembre de 2014

Topología de redes

TOPOLOGÍA DE REDES

TOPOLOGÍA DE BUS




Una Red o topologia 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.





TOPOLOGÍA DE ANILLO


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.




TOPOLOGÍA DE ESTRELLA


En la topología de estrella, los equipos de la red están conectados a un hardware denominado concentrador. Es una caja que contiene un cierto número de sockets a los cuales se pueden conectar los cables de los equipos. Su función es garantizar la comunicación entre esos sockets.
A diferencia de las redes construidas con la topología de bus, las redes que usan la topología de estrella son mucho menos vulnerables, ya que se puede eliminar una de las conexiones fácilmente desconectándola del concentrador sin paralizar el resto de la red. El punto crítico en esta red es el concentrador, ya que la ausencia del mismo imposibilita la comunicación entre los equipos de la red.Sin embargo, una red con topología de estrella es más cara que una red con topología de bus, dado que se necesita hardware adicional (el concentrador).

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.






TOPOLOGÍA DE ÁRBOL


La Topología de árbol es aquella topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. La conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas a diferencia de que no tienen nodo central. Tiene 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. La topología de árbol combina características de la topología de estrella con la BUS. Consiste en un conjunto de subredes estrella conectadas a un BUS. Esta topología facilita el crecimiento de la red.
Los problemas asociados a las topologías anteriores radican en que los datos son recibidos por todas las estaciones sin importar para quien vayan dirigidos lo que puede producir interferencia entre las señales cuando dos o más estaciones transmiten al mismo tiempo. Por lo que hay que establecer un identificador de estación destino y mantener la cooperación entre todas las estaciones.




TOPOLOGÍA DE TELARAÑA


Las topologías de telaraña están inmediatamente con el concepto de rutas. A diferencia de todas las topologías anteriores, los mensajes enviados en una red de telaraña pueden tomar cualquiera de las muchas rutas posibles para llegar a su destino.

Algunos WANs (Redes de Cobertura Amplia), como la internet emplean las rutas de telaraña. En cada parte de la telaraña existe un equipo de cómputo el cual recibe y envía información.
La ventaja de esta topología es la fiabilidad frente a fallas, si una computadora falla no afecta a las demás, tiene grandes posibilidades de reconfiguración y permite tráficos elevados de información con retardos pequeños.





Tipos de comunicaciones de redes alambricas e inalambricas

TIPO DE CABLES UTILIZADOS EN REDES ALÁMBRICAS

Los tipos de cable más utilizados en redes alámbricas son:

1. Cable de par trenzado sin blindar:


Este tipo de cable es el más utilizado. La calidad del cable y consecuentemente la cantidad de datos que es capaz de transmitir varían en función de la categoría del mismo. Los tipos van desde el cable de teléfono hasta el cable de categoría 5 capaz de transferir 100Megabytes por segundo.

El estándar para conectores del cable UTP es el RJ-45. Se trata de un conector de plástico similar al conector del cable telefónico. Las siglas RJ se refieren al estándar Registerd Jack, creado por la industria telefónica. Este estándar define la colocación de los cables en su pin correspondiente.
Una de las desventajas del cable UTP es que es susceptible a las interferencias eléctricas. Para entornos con este problema existe un tipo de cable UTP que lleva blindaje, esto es, protección contra interferencias eléctricas. Este tipo de cable se utiliza con frecuencia en redes con topología token ring.




2. Cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica consiste en un centro de cristal rodeado de varias capas de material protector. Lo que se transmite no son señales eléctricas sino luz con lo que se elimina la problemática de las interferencias. Esto lo hace ideal para entornos en los que haya gran cantidad de interferencias eléctricas. También se utiliza mucho en la conexión de redes entre edificios debido a su inmunidad a la humedad y a la exposición solar.

Con un cable de fibra óptica se pueden transmitir señales a distancias mucho mayores que con cables de par trenzado. Además, la cantidad de información capaz de transmitir es mayor por lo que es ideal para redes a través de las cuales se desee llevar a cabo videoconferencia o servicios interactivos. En algunas ocasiones escucharemos 10BaseF como referencia a este tipo de cableado. En realidad estas siglas hablan de una red Ethernet con cableado de fibra óptica.



3. Cable coaxial
Un cable coaxial es un cable eléctrico capaz de enviar decenas de miles de datos a través de un mismo conductor.

El cable coaxial consta de un alambre de cobre en su parte central o núcleo. Este se encuentra rodeado por un material aislante, que, a su vez, el material aislante está recubierto por un conductor que suele presentarse como una malla trenzada.

Por último, dicha malla está recubierta por una capa de plástico protector. De este diseño en forma de capas concéntricas es de donde se deriva el nombre.



4. Cable multipar.

Un cable multipar es aquel formado por grupos de 2 hilos de material conductor, de grosores entre 0,3 mm y 3 mm, recubiertos de plástico protector.
En su composición se da un elevado número de pares de cobre, generalmente múltiplo de 25.

Principalmente son utilizados para la conexión física de equipos de telefonía, en redes de datos, como las LAN, que es la interconexión entre varios ordenadores y periféricos

Entre las clases de cables multipares se dan los TELCON, utilizados en instalaciones aéreas, y que presentan cómo algunas de las principales características su núcleo relleno, que son conductores de cobre desnudo reconocido y que poseen una excelente perfomance eléctrica y mecánica.



TÉCNICA DE COMUNICACIÓN EN REDES INALÁMBRICAS

El canal de comunicación inalámbrica 
La tecnología de comunicaciones inalámbricas esta basada en el estándar IEEE 802.11b. El término más utilizado por los usuarios de esta tecnología lleva el nombre de Wi-Fi, 
Básicamente, todos ellos hacen referencia a lo mismo, una conexión entre diferentes 
ordenadores a través de radiofrecuencia, es decir, sin las limitaciones de los cables. Según la 
normativa, la frecuencia de funcionamiento se sitúa en una banda libre de propósito general en torno a los 2,4 GHz, muy cerca de las microondas. La excelencia de esta banda es que no se necesita ningún tipo de licencia para emitir o recibir siempre que la potencia del emisor no 
supere los 100 mW en Europa o ¡1 W en Estados Unidos! Con este valor se pueden alcanzar 
distancias superiores a los 110 kilómetros con visibilidad directa entre las antenas, mientras 
que en Europa se alcanzarían unos 30 kilómetros. 
El fenómeno de la propagación 
Un canal de transmisión es una banda de frecuencia estrecha que se puede usar para
comunicarse. El gobierno de cada país por lo general regula el uso del espectro radial ya que
es su mayor usuario del espectro debido a usos militares.
Sin embargo, los gobiernos también permiten el uso de bandas de frecuencia sin licencias.
Los grupos que se encargan de regular el uso de frecuencias radiales son:

• El ETSI (Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones) en Europa

• La FCC (Comisión de Comunicaciones Federales) en Estados Unidos

• El MKK (Kensa-kentei Kyokai) en Japón

En 1985, Estados Unidos asignó tres bandas de frecuencia para uso industrial, científico y
médico. Estas bandas de frecuencia que se denominan ISM son las bandas 902-928 MHZ,
2.400-2.4835GHz y 5.725-5.850 GHz.
En Europa, las bandas de 890 a 915 MHz se utilizan para comunicaciones móviles (GSM) y
sólo las bandas de 2.400 a 2.4835 GHz y de 5.725 a 5.850 GHz están disponibles para uso de radioaficionados.
Las redes de radio locales usan ondas radiales o infrarrojas para transmitir datos. La tecnología que se utiliza para enviar transmisiones de radio se denomina transmisión de banda estrecha y conecta distintas señales de comunicación a través de distintos canales. Sin embargo, las transmisiones radiales habitualmente poseen numerosas limitaciones, lo cual hace que este tipo de transmisión sea insuficiente. Éstas son algunas de las limitaciones:

• Estaciones diferentes dentro de la misma célula que comparten banda estrecha de manera involuntaria.

• Propagación por trayectoria múltiple de ondas radiales. Una onda radial puede

propagarse en distintas direcciones y posiblemente puede reflectarse o refractarse en objetos

físicos. Es por ello que un receptor puede recibir la misma información varias veces. Esto sería el resultado de aquellas señales que van por caminos diferentes después de haberse
reflectado varias veces.

Por tal motivo, y para minimizar problemas de interferencia, la capa física del estándar 802.11 
define diversas técnicas de transmisión: 
• Espectro ensanchado 
• Tecnología infrarroja. 

ESPECTRO ENSANCHADO 

La técnica de banda estrecha consiste en el uso de una frecuencia de radio especificada para 
transmitir y recibir datos. La banda de frecuencia que se utilice debe ser lo más pequeña 
posible para no interferir con las bandas cercanas. 
El estándar IEEE 802.11 permite que dos técnicas de modulación de frecuencia desarrolladas 
para los militares transmitan datos. Estas técnicas, denominadas espectro ensanchado, 
consisten en utilizar una banda de frecuencia ancha para transmitir datos de baja potencia. 
Existen dos tecnologías de espectro ensanchado: 
• Espectro ensanchado por saltos de frecuencia. 
• Espectro ensanchado por secuencia directa.

Saltos de frecuencia
La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia o FHSS consiste en dividir la 
frecuencia de banda ancha en al menos 75 canales distintos (con "saltos" de 1 MHz de 
distancia entre sí) y después transmitirla a través de una combinación de canales que todas las estaciones en la célula conocen. En el estándar 802.11 la banda de frecuencia de 2.4 a 2.4835 GHz acepta 79 canales discretos de 1 MHz. La transmisión se lleva a cabo de un canal hacia otro y sólo se usa cada canal durante un período de tiempo corto (aproximadamente 400 milésimas de segundo), lo que permite que una señal más fácil de reconocer se transmita en un determinado momento y en una determinada frecuencia. 
La técnica de espectro ensanchado por saltos de frecuencia se desarrolló originalmente para 
uso militar con el fin de prevenir que se escuchen las transmisiones radiales. La estación que 
no sabe qué combinación de frecuencia usar no puede escuchar la señal porque le sería 
imposible determinar la frecuencia en la que la señal fue transmitida y encontrar después la 
nueva frecuencia dentro de un período de tiempo corto. 
Actualmente, las redes locales que usan esta tecnología son estándar. Debido a que la 
secuencia de frecuencias que se utiliza es conocida universalmente, esta técnica ya no es una forma segura de transmitir datos. Sin embargo, FHSS todavía se utiliza en el estándar 802.11 
para reducir la interferencia entre las distintas estaciones de una célula. 

La técnica conocida como espectro ensanchado por secuencia directa (o DSSS) consiste en 
transmitir para cada bit enviado una secuencia de Barker de bits (a veces llamado ruido pseudo 
aleatorio o PN). En esta operación, cada bit establecido en 1 es reemplazado por una 
secuencia de bit y cada secuencia de bit establecida en 0 es reemplazada por su 
complemento. 
La capa física del estándar 802.11 define una secuencia de 11 bits (10110111000) para 
representar el 1 y para codificar el 0 usa su complemento (01001000111). Cada bit que se 
codifica con esta secuencia se denomina chip o código de chip. Esta técnica (llamada chipping por "chip") modula cada bit que tenga la secuencia de Barker. 

Modelos de propagación en espacio libre 
Hay dos topologías básicas para conectar equipos en una red inalámbrica: 
• Modo ad-hoc (Peer to peer). 
• Modo Infraestructura (Access Point). 
La primera no es una red propiamente dicha, son dos o más ordenadores conectados entre sí en el mismo rango de frecuencias y con una serie de parámetros coincidentes para establecer una comunicación segura. El acceso al canal de comunicación no está regulado por ningún 
dispositivo, de modo que todos ‘hablan’ a la vez y se quitan el permiso de una manera 

arbitraria. Si uno de los dos ordenadores tiene acceso a una red cableada como puede ser una Ethernet, puede hacer de punto de acceso para el otro ordenador al que está conectado por radio, (ver Figura 1).