2.3 Topologías WAN

2.3: Topologías Wan Cuando se usa una subred punto a punto, una consideración de diseño importante es la topología de interconexión del enrutador. Las redes WAN típicamente tienen topologías irregulares. Posibles topologías para una subred. Punto a punto. Estrella. Anillo.Arbol. Completa. Intersección de anillos. Irregular. Una Red de Área Amplia (Wide Area Network o WAN, del inglés), es un tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100km hasta unos 1000 km, dando el servicio a un país o un continente. Un ejemplo de este tipo de redes sería RedIRIS, Internet o cualquier red en la cual no estén en un mismo edificio todos sus miembros (sobre la distancia hay discusión posible). Muchas WAN son construidas por y para una organización o empresa particular y son de uso privado, otras son construidas por los proveedores de Internet (ISP) para proveer de conexión a sus clientes. Hoy en día Internet proporciona WAN de alta velocidad, y la necesidad de redes privadas WAN se ha reducido drásticamente mientras que las VPN que utilizan cifrado y otras técnicas para hacer esa red dedicada aumentan continuamente. Normalmente la WAN es una red punto a punto, es decir, red de paquete conmutado. Las redes WAN pueden usar sistemas de comunicación vía satélite o de radio. Fue la aparición de los portátiles y los PDA la que trajo el concepto de redes inalámbricas.

La infraestructura de las WAN la componen, además de los nodos de conmutación, líneas de transmisión de grandes prestaciones, caracterizadas por sus grandes velocidades y ancho de banda en la mayoría de los casos. Las líneas de transmisión (también llamadas "circuitos", "canales" o "troncales") mueven información entre los diferentes nodos que componen la red. Los elementos de conmutación también son dispositivos de altas prestaciones, pues deben ser capaces de manejar la cantidad de tráfico que por ellos circula. De manera general, a estos dispositivos les llegan los datos por una línea de entrada, y este debe encargarse de escoger una línea de salida para reenviarlos. A continuación, en la Figura 1, se muestra un esquema general de los que podría ser la estructura de una WAN. En el mismo, cada host está conectada a una red LAN, que a su vez se conecta a uno de los nodos de conmutación de la red WAN. Este nodo debe encargarse de

encaminar

la

información

hacia

el

destino

para

la

que

está

dirigida.

Antes de abordar el siguiente tema, es necesario que quede claro el término conmutación, que pudiéramos definirlo como la manera en que los nodos o elementos de interconexión garantizan la interconexión de dos sistemas finales, para intercambiar información.

 TOPOLOGIA EN MALLA MALLA, se implementa para proporcionar la mayor protección posiblepara evitar una interrupción del servicio dado que cada host tiene suspropias conexiones con los demás hosts. (Aunque Internet cuenta conmúltiples rutas hacia cualquier ubicación, no adopta la topología demalla completa).

La topología en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores. Funcionamiento El establecimiento de una red de malla es una manera de encaminar datos, voz e instrucciones entre los nodos. Las redes de malla se diferencian de otras redes en que los elementos de la red (nodo) están conectados todos con todos, mediante cables separados. Esta configuración ofrece caminos redundantes por toda la red de modo que, si falla un cable, otro se hará cargo del tráfico. Esta topología, a diferencia de otras (como la topología en árbol y la topología en estrella), no requiere de un servidor o nodo central, con lo que se reduce el mantenimiento (un error en un nodo, sea importante o no, no implica la caída de toda la red). Las redes de malla son auto ruteables. La red puede funcionar, incluso cuando un nodo desaparece o la conexión falla, ya que el resto de los nodos evitan el paso por ese punto. En consecuencia, la red malla, se transforma en una red muy confiable. Es una opción aplicable a las redes sin hilos (Wireless), a las redes cableadas (Wired) y a la interacción del software de los nodos.

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. Por ello cobran mayor importancia en el uso de redes inalámbricas (por la no necesidad de cableado) a pesar de los inconvenientes propios del Wireless. En muchas ocasiones, la topología en malla se utiliza junto con otras topologías para formar una topología híbrida. Está conectada a un servidor que le manda otros computadores. Una red de malla extiende con eficacia una red, compartiendo el acceso a una infraestructura de mayor porte. Ventajas de la red en malla      

Es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por diferentes caminos. No puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias comunicaciones con todos los demás servidores. Si falla un cable el otro se hará cargo del tráfico. No requiere un nodo o servidor central lo que reduce el mantenimiento. Si un nodo desaparece o falla no afecta en absoluto a los demás nodos.

Desventajas de la red en malla  

 

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Esta red es costosa de instalar ya que requiere de mucho cable. 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 más recursos. Es más costosa que las demás topologías debido a que utilizan mayor cantidad de cableado. Tanto su instalación, configuración y mantenimiento son muy difíciles debido a que los ordenadores deben estar conectados entre sí. TOPOLOGIA EN BUS

Red cuya topología se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre sí. También conocida como topología lineal de bus, es un diseño simple que utiliza un solo cable al cual todas las estaciones se conectan. La topología usa un medio de transmisión de amplia cobertura (broadcast medium), ya que todas las estaciones pueden recibir las transmisiones emitidas por cualquier estación. Como es bastante simple la configuración, se puede implementar de manera barata. ¿Como

se

comunica

esta

topología?

Cuando una computadora envía un mensaje, el mensaje va a cada computadora. Cada tarjeta de red (NIC-Network Interface Card) examina cada dirección del mensaje para determinar a que computadora esta dirigido el mismo.

Tambièn permite que todos los dispositivos de la red puedan ver todas las señales de todos los demás dispositivos, lo que puede ser ventajoso si desea que todos los dispositivos obtengan esta información. Sin embargo, puede representar una desventaja, ya que es común que se produzcan problemas de tráfico y colisiones Conexiones Los nodos se conectan al bus mediante cables de conexión y sondas. Un cable de conexión es una conexión que va desde el dispositivo al cable principal. Una sonda es un conector que, o bien se conecta al cable principal. Construcción 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. Es la tercera de las topologías principales. Las estaciones están conectadas por un único segmento de cable. A diferencia de una red en anillo, el bus es pasivo, no se produce generación de señales en cada nodo o router.

Ventajas  

   

Facilidad de implementación y crecimiento. Simplicidad en la arquitectura. Esta topología es bien simple y fácil de arreglar. Es relativamente más económica ya que requiere menos cableado a diferencia de las otras topologías. La topología de bus es especialmente cómoda para una red pequeña y temporera. Es fácil conectar nuevos nodos a la red.

Desventajas    

Longitudes de canal limitadas. 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. Una red linear Bus usualmente usa cable coaxial grueso o fino, el Ethernet 10 Base 2 y el 10 Base5. Comunicación en la Topología Linear Bus En una red tipo linear Bus, cuando una computadora envía un mensaje, el mensaje va a cada computadora. Cada tarjeta de red (NIC-Network Interface Card) examina cada dirección del mensaje para determinar a qué computadora está dirigido el mismo.

TOPOLOGÍA 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. Ventajas



Los cuellos de botellas son muy pocos frecuentes.



El sistema provee un acceso equitativo para todas las computadoras.



Arquitectura muy sólida.



El rendimiento no decae cuando muchos usuarios utilizan la red.



Requiere menos cable que una topología estrella.

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 canal alternativo para casos de fallos, si uno de los canales es viable la red está activa, o usando algoritmos para aislar las componentes defectuosas. Es muy compleja su administración, ya que hay que definir una estación para que controle el token. Existe un mecanismo para la resolución de conflictos en la transmisión de datos: 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 a 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.

 TOPOLOGIA ÁRBOL 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.

Funcionamiento Posee un nodo que puede ser un hub o switch que se conecta a uno o más hosts y de éstos se pueden conectar otros más de forma jerárquica. Los datos y señales se propagan por toda la red al pasar por los concentradores secundarios hasta todos los demás nodos conectado a la red. Características La topología en árbol es una topología de red que se dice se asemeja a las topologías estrella y bus. Se dice que se asemeja a la de estrella ya que posee varias redes en estrellas conectadas, la diferencia está en que éstas no poseen un nodo central, en cambio, hay un sólo nodo central para las demás redes en estrella, completando así la red en árbol. Otra diferencia entre la red en estrella y red en árbol, está en que la función del hub central se distribuye en la del árbol pero no así en la de estrella. Ventajas 

El Hub central al retransmitir las señales amplifica la potencia e incrementa la distancia a la que puede viajar la señal.



Permite conectar mas dispositivos.



Permite priorizar las comunicaciones de distintas computadoras.



Se permite conectar más dispositivos gracias a la inclusión de concentradores secundarios.



Permite priorizar y aislar las comunicaciones de distintas computadoras.



Cableado punto a punto para segmentos individuales.



Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware.

Desventajas 

Se requiere más cable.



La medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable utilizado.

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Si se viene abajo el segmento principal todo el segmento se viene abajo con él.



Es más difícil su configuración.

Elementos y/o dispositivos que utiliza 

Hub o concentrador



Servidor



Switch

Imagen representativa:

 Topologìa de estrella

Topologìa en la cual las estaciones están conectadas directamente al servidor u ordenador y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de él. Todas las estaciones están conectadas por separado a un centro de comunicaciones, concentrador o nodo central, pero no están conectadas entre sí. Funcionamiento Su principio de funcionamiento se basa en crear una mayor facilidad de supervisión y control de información ya que para pasar los mensajes deben pasar por el hub o concentrador, el cual gestiona la redistribución de la información a los demás nodos.

Los dispositivos no están directamente conectados entre sí, además de que no se permite tanto tráfico de información. Además el controlador (hub) actúa como un intercambiador: si un dispositivo quiere enviar datos a otro, envía los datos al controlador, que los retransmite al dispositivo final. Y La fiabilidad de este tipo de red es que el mal funcionamiento de un ordenador no afecta en nada a la red entera, puesto que cada ordenar se conecta independientemente del hub. ¿Como

se

comunica

esta

topologìa?

En una topologìa 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.

"Este tipo de red es adecuado cuando se tiene una computadora central muy poderosa rodeada de maquinas menos potentes que sirven únicamente como terminales de entrada y salida de datos, ya que todos los extremos de la red tienen acceso a los recursos de la maquina principal de manera directa, sin interferencia de elementos intermedios."

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. Ventajas 

Estructura simple



Cada PC es independiente de los demás



Facilidad para detectar PC que estén causando problema en la red



Control de tráfico centralizado.



Posee un sistema que permite agregar nuevos equipos fácilmente.



Si una computadora se rompe el resto de la red sigue funcionando normalmente.

Desventajas 

Si el Hub (repetidor) o switch central falla, toda la red deja de transmitir.



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



Los dispositivos no están directamente enlazados entre sí.



Su funcionamiento depende del servidor central

Elementos y/o dispositivos que utiliza 

Tarjeta de interface.



Cable de dos hilos sin blindaje



Distribuidor Central (HUB).

Imagen representativa: