Arquitectura de una red

Topología. Protocolos de comunicación. Interconexión. Bus. Estrella. Anillo. Árbol

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Arq uitectura de una red

Arquitectura de una Red.


 La arquitectura de una red viene definida por su topología, el método de acceso a la red y los protocolos de comunicación. Antes de que cualquier estación de trabajo pueda utilizar el sistema de cableado, debe definirse con cualquier otro nodo de la red.

Topología.
Se denomina topología a la distribución física de una red o define la forma de interconexión entre computadoras. Hay dos categorías de diseño de topología que depende si es una Red de Área Local (LAN, Local Área Network), o una conexión de redes en áreas metropolitana (MAN, Metropolitan Área Network) o conexión de redes con enrutadores y conexión de Redes de Área Extensa (WAN, Wire Área Network). A continuación se discuten cada una de estas individualmente.

Topología en Bus.En esta tipología, los elementos que constituyen la red se disponen linealmente, es decir, en serie y conectados por medio de un cable; el bus. Las tramas de información emitidas por un nodo (terminal o servidor) se propagan por todo el bus(en ambas direcciones), alcanzado a todos los demás nodos. Cada nodo de la red se debe encargar de reconocer la información que recorre el bus, para así determinar cual es la que le corresponde, la destinada a él.

Es el tipo de instalación más sencillo y un fallo en un nodo no provoca la caída del sistema de la red. Por otra parte, una ruptura del bus es difícil de
localizar(dependiendo de la longitud del cable y el número de terminales conectados a él) y provoca la inutilidad de todo el sistema.

Como ejemplo más conocido de esta tipología, encontramos la red Ethernet de Xerox. El método de acceso utilizado es el CSMA/CD, método que gestiona el acceso al bus por parte de los terminales y que por medio de un algoritmo resuelve los conflictos causados en las colisiones de información. Cuando un nodo desea iniciar una transmisión, debe en primer lugar escuchar el medio para saber si está ocupado, debiendo esperar en caso afirmativo hasta que quede libre. Si se llega a producir una colisión, las estaciones reiniciarán cada una su transmisión, pero transcurrido un tiempo aleatorio distinto para cada estación. Esta es una breve descripción del protocolo de acceso CSMA/CD, pues actualmente se encuentran implementadas cantidad de variantes de dicho método con sus respectivas peculiaridades.

 
 

Un único cable de conexión conecta cada estación en forma serial. Las señales enviadas por una máquina son emitidas en todas las direcciones y a todas las estaciones pero solo la estación destino toma la información. El acceso al medio utilizado es el CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access, Collision Detection), acceso múltiple al medio con detección de portadora/detección de colisión. Este tipo de topología no tolera fallas en la red.
Esta topología es la básica, es usada con cable coaxial, actualmente existe un dispositivo en bus que presenta mejoras respecto al dibujo anterior, utiliza cable par trenzado (UTP) y un concentrador, presentando mejoras considerable en esta topología, a continuación podemos ver su diseño.

Topología en Estrella.Cada computadora está conectada a un concentrador (HUB) en forma de estrella. La ventaja con la red en bus es que si falla alguna estación la red sigue funcionando y solo se interrumpe la estación que presente el fallo.
 
 

 

Topología en Anillo.Los nodos de la red se disponen en un anillo cerrado conectados a él mediante enlaces punto a punto. La información describe una trayectoria circular en una única dirección y el nodo principal es quien gestiona conflictos entre nodos al evitar la colisión de tramas de información. En este tipo de topología, un fallo en un nodo afecta a toda la red aunque actualmente hay tecnologías que permiten mediante unos conectores especiales, la desconexión del nodo averiado para que el sistema pueda seguir funcionando.
 
 

La red Token-Ring de IBM es un claro ejemplo de esta topología. El método de acceso a la red utilizado es el conocido como Token-Passing. Este método se basa en el paso de un testigo de punto a punto contiguo en el anillo; de modo que una estación que desee emitir debe esperar a recibir el testigo en estado libre, lo pondrá como ocupado y así permanecerá hasta que la información llegue a su destino. Esta técnica consigue un mejor aprovechamiento de la red con respecto al método CSMA/CD. Esto es debido a que en redes con un cierto número de terminales y un tráfico intenso,se produce un gran número de colisiones, lo que produce tiempos de espera elevados, y por tanto mucho tiempo en el que el cable está inutilizado o con información no válida. En cambio, en las redes con paso de testigo, aunque los nodos deben esperar a que les llegue el testigo, saben que, cuando lo tienen, nadie les va a interrumpir en su transmisión. Se puede estimar que en una red CSMA/CD el aprovechamiento del ancho de banda puede ser del 60 %, mientras que en una red de testigo se puede alcanzar índices cercanos al 100 %.

Esta es una red conectada en anillo y en algunos casos su topología física es una estrella, haciendo uso de MAUs (Multiple Access Unit, Unidad de Acceso a Multiestaciones) la topología en anillo puede cambiar a topología en estrella pero aun así se puede combinar ambas y tener así redes en anillo lógico. Los MAUs proporcionan altas prestaciones y seguridad a las fallas y en caso de salir una estación fuera de servicio no se ven afectadas las demás, parecido a los HUB en Ethernet.

Topología en Arbol.Es una combinación de las topologías anteriores, en este caso el concentrador tendrá un puerto que permitiera conexión a una red con topología en Bus.
 

 

Ethernet

Token Ring

Arcnet

Token Bus

FDDI

IEEE

802.3

802.5

Sin Normalizar

802.4

FDDI

Método de Acceso

CSMA/CD

Pase de Testigo

Bus

Testigo

Bus 

Testigo

Pase de

Testigo

Velocidad

10 - 100 Mbs.

1.4 - 16 Mbs.

2.5 Mbs.

1.5 – 10 Mbs

100 Mbs.

Topología

Bus/Estrella 

Anillo/Estrella

Bus/Anillo/Estrella

Bus/Estrella

Anillo

Medio

Par Trenzado, Coaxial o Fibra Optica.

Par Trenzado o Fibra Optica

Par Trenzado, Coaxial o Fibra Optica.

  

  

Coaxial.

 

Fibra 

Optica