TOPOLOGIA ESTRELLA

R.1. CONCEPTOS BÁSICOS DE REDES

Posibilidad de compartir con carácter universal la información entre grupos de computadoras y sus usuarios.

Grupo de equipos y otros dispositivos, como impresoras y escáneres, conectados mediante un vínculo de comunicaciones, lo que permite la interacción de todos los dispositivos entre sí. Las redes pueden ser grandes o pequeñas, y estar conectadas siempre mediante cables o temporalmente mediante líneas telefónicas o transmisiones inalámbricas. La red más grande es Internet, que es un grupo mundial de redes.

Es la función de técnicas, conexiones físicas y programas informáticos empleados para conectar dos o más computadoras. Los usuarios de una red pueden compartir ficheros, impresoras y otros recursos, enviar mensajes electrónicos y ejecutar programas en otros ordenadores.

RED ESTRELLA

Una red en estrella es una red en la cual las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de este.

Dado su transmisión. Una red en estrella activa tiene un nodo central activo que normalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco.

Se utiliza sobre todo para redes locales. La mayoría de las redes de área local que tienen un enrutador (router), un conmutador (switch) o un concentrador (hub) siguen esta topología. El nodo central en estas sería el enrutador, el conmutador o el concentrador, por el que pasan todos los paquetes.

Topología Estrella

La topología estrella es una de las topologías más populares de un LAN (Local Area Network). Es implementada conectando cada computadora a un Hub central. El Hub puede ser Activo, Pasivo o Inteligente. Un hub activo es solo un punto de conección y no requiere energía electrica. Un Hub activo (el más común) es actualmente un repetidor con multiples 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.

En una red estrella tipica, 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.

En la topología en estrella cada dispositivo solamente tiene un enlace punto a punto dedicado con el controlador central, habitualmente llamado concentrador. Los dispositivos no están directamente enlazados entre sí.

A diferencia de la topología en malla, la topología en estrella no permite el tráfico directo de dispositivos. El controlador actúa como un intercambiador: si un dispositivo quiere enviar datos a otro, envía los datos al controlador, que los retransmite al dispositivo final.

Una topología en estrella es más barata que una topología en malla. En una red de estrella, cada dispositivo necesita solamente un enlace y un puerto de entrada/salida para conectarse a cualquier número de dispositivos.

Este factor hace que también sea más fácil de instalar y reconfigurar. Además, es necesario instalar menos cables, y la conexión, desconexión y traslado de dispositivos afecta solamente a una conexión: la que existe entre el dispositivo y el concentrador.

Características

En la topología estrella todas las computadoras están conectadas a un concentrador o hub central desde el cual se redireccionan los datos al computador adecuado.

En este caso es una topología estrella pasiva, pues el hub es solo un dispositivo con muchos puertos.

Si la función del hub lo realiza una computadora es una topología estrella activa.

En este caso la computadora regenera la señal y la envía a su destino. Estas computadoras muchas veces funcionan como servidores y realizan labores estadísticos.

La ventaja de la topología estrella es que si una computadora o nodo falla, esta no afecta el funcionamiento del resto de la red, pero si el hub o la computadora que hace la función de concentrador falla, falla toda la red.

La velocidad de comunicación entre dos computadoras en el extremo de la red es baja debido a que esta debe de pasar a través del hub o computadora central, en cambio la comunicación entre el hub o nodo central con cada computador puede ser mayor.

Los elementos que típicamente componen una LAN serían:

Dispositivos de red: estaciones y puestos de trabajo de usuario ( clientes generalmente PCs) y otros periféricos y equipos auxiliares compartidos (impresoras modems, faxes dispositivos de almacenamiento etc.

•Adaptadores LAN también denominadas Tarjetas de Interfaz de Red.
•Medio Físico de Transmisión.
•Servidores.
•Sistema Operativo de Red (NOS – Network Operating System).

Adaptadores LAN

Tarjetas instaladas en cada estación (ordenador) dispositivo conectado a la red así como a los servidores de la misma. Permiten la conexión de todos estos dispositivos con el medio físico de transmisión . A cada adaptador se le asigna una única direccion física mediante la que se le dirigen los correspondientes mensajes.
Una de sus principales consiste en adecuar/convertir la velocidad de transmisión de la red a la interna del dispositivo, normalmente muy diferentes Adicionalmente suele incorporar el conector, o elemento físico de conexión al medio.

Cada modelo de adaptador de LAN está diseñado para soportar un determinado protocolo a través de un medio de transmisión específico (constituye el elemento físico que da soporte a los procedimientos de transmisión establecidos por dicho protocolo transmisión/recepción de datos, acceso al medio formatos de mensajes, secuencias de control, control de errores, etc.

Servidores de red

En el ámbito de una LAN el servidor de red es el responsable de gestionar la asignación de los recursos compartidos que están a disposición de sus usuarios y puestos de trabajo, a partir de las peticiones de recursos realizadas por cada uno de ellos, de este modo entre todas sus posibles funciones podrían encontrarse las siguientes más importantes:

Servidor de archivos o ficheros: función más común de un servidor de red , que pone a disposición del resto de estaciones de la misma sus dispositivos de almacenamiento fundamentalmente sus discos duros de forma total o parcial. De cara al usuario, es como si éste dispusiera de discos duros adicionales. Las principales ventajas derivadas de la utilización de un servidor de archivos son:

•Aumentar la capacidad de almacenamiento de los usuarios.
•Proporcionar a estos un mecanismo de compartición de información.
•Centralizar las copias de seguridad.

Facilitar la distribución e instalación de aplicaciones (que se puede realizar sólo en el servidor, en lugar de en cada puesto de trabajo).

Servidor de impresión: Se encarga de la gestión de las impresoras compartidas por los usuarios de la red. Sus principales funciones serían:

•Asignación y control de acceso de dichos usuarios a las mismas.
•Ordenación/Distribución en "colas de impresión" de los trabajos, en particular de los que intentan acceder simultáneamente a una única impresora, dependiendo de su ocupación, sus características y la prioridad y derechos de los usuarios que originaron dichos trabajos.

•Control de la ejecución de los trabajos de impresión por parte de las impresoras de red.
Servidores de correo electrónico fax y/o de otras aplicaciones de trabajo en grupo ("groupware"): Como: mensajería "on line" (en tiempo real), conversaciones interactivas, foros de discusión, agendas electrónicas de grupo, etc.

Servidor de comunicaciones: responsable de gestionar todas las comunicaciones de la LAN con otras redes externas, tanto públicas como privadas, a través, en su caso, de los correspondientes dispositivos de interconexión (bridges, routers, gateways, etc.) y enlaces de comunicación (líneas telefónicas con modem, punto a punto, X.25, frame relay, ATM, etc.).

Servidor de acceso remoto: gestiona el posible acceso remoto de los usuarios de la red a la LAN y la utilización de sus recursos compartidos como si estuvieran en puestos locales.
Servidor de aplicaciones: ordenador interconectado a la red en el que se ejecutan aplicaciones a las que acceden los puestos de trabajo de la red. Básicamente, se podrían distinguir dos esquemas tipo de ejecución de estas aplicaciones: ejecución centralizada (acceso mediante “emulación de terminal” a las aplicaciones que se ejecutan en un ordenador central) y ejecución distribuida (entre varios ordenadores que colaboran en particular, aplicaciones cliente/servidor).

Todas estas "funciones de servidor de red" pueden estar concentradas en un único ordenador-servidor o distribuidas entre varios. Adicionalmente, los servidores pueden ser dedicados o no dedicados. En ambos casos se trata de ordenadores conectados a la red que permiten el acceso a sus propios recursos ( discos, impresoras, aplicaciones, etc) a los usuarios de la misma. Los no dedicados, además, pueden ser empleados simultáneamente como puestos de trabajo normales de usuario. El uso de servidores dedicados permite utilizar máquinas especializadas adaptadas a las funciones específicas que soportan, incluso con sistemas operativos diferentes a los del resto de estaciones de la red.

En función de la utilización o no de servidores dedicados, se pueden distinguir dos tipos básicos de configuración de redes:

Redes cliente/servidor (c/s): En este tipo de red (más habitual), uno o varios de los ordenadores conectados a la misma tienen un papel claramente diferenciado: funcionan única y exclusivamente como servidores dedicados de la red (y no como puestos de trabajo). Por tanto, de ellos depende directamente la gestión de todos 1sus recursos compartidos.

Red "de igual a igual" (ptp, "peer to peer"): Por el contrario, en una red ptp no existen servidores de red dedicados, sino que esta función es compartida por todas las estaciones conectadas a ella ( mediante comunicaciones de igual a igual) entre nodos homogéneos - De este modo, todos los recursos pertenecientes a una determinada estación (disco, impresoras, Ficheros, aplicaciones, etc.) pueden ser accesibles para el resto de usuarios de la red.

En redes pequeñas (menos de 10 usuarios), y con poca demanda de recursos es posible satisfacer ésta con un numero reducido de servidores no dedicados. Sin embargo en redes grandes más de 100 usuarios y o con tráfico pesado (acceso a bases de datos) se hace necesario introducir un servidor dedicado e incluso varios, especializados por función. En medio, la decisión de usar o no un servidor dedicado dependerá de la relación coste beneficio por usuario de la red, así como de la capacidad de acceso simultáneo a un servidor no dedicado.

Ventajas de una red de área local.

-Posibilidad de compartir periféricos costosos como son: impresoras láser, módem, fax, etc.
- Posibilidad de compartir grandes cantidades de información a través de distintos programas, bases de datos, etc, de manera que sea más fácil su uso y a actualización.
-Reduce e incluso elimina la duplicidad de trabajos.
-Permite utilizar el correo electrónico para enviar o recibir mensajes de diferentes usuarios de la misma red e incluso de redes diferentes e intercambiar documentos o programas.
-Reemplaza o complementa miniordenadores de forma eficiente y con un coste bastante más reducido.
-Permite mejorar la seguridad y control de la información que se utiliza, permitiendo la entrada de determinados usuarios, accediendo únicamente a cierta información o impidiendo la modificación de diversos datos.

Configuración en estrella

Esta forma es una de las más antiguas y, en ella, todas las estaciones están conectadas directamente al servidor o a un ordenador central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de él.

Permite incrementar y disminuir fácilmente el número de estaciones.
Si se produce un fallo en una de ellas no repercutirá en el funcionamiento general de la red, pero, si se produce un fallo en el servidor o en el ordenador central, la red completa se vendrá abajo.

Tiene un tiempo de respuesta rápido en las comunicaciones de las estaciones con el servidor o con el ordenador central, y lenta en las comunicaciones entre las distintas estaciones de trabajo.

Tipos de cables de conexión

En el siguiente esquema (aun con riesgo de realizar una excesiva simplificación) se muestran las características comparadas de los cuatro tipos de cables utilizados para transmisión de datos.

Cable de par trenzado

Es un cable formado por un par de hilos de cobre trenzados ente sí y recubierto de una vaina de plástico. El grosor de los hilos y el número de vueltas del trenzado pueden variar. Normalmente no tiene blindaje o es muy reducido.

Puede ser apantallado (STP) con una impedancia de 120-150 ohmnios o sin apantalla (UTP) con una impedancia de 100 ohmnios.

Los conectores utilizados son los denominados RJ45 y RJ11.

Arquitectura de redes de área local

Hay muchos tipos de redes locales, e incluso se pueden realizar múltiples combinaciones distintas al seleccionar el tipo de cableado, la topología el tipo de transmisión e incluso los protocolos utilizados.

Sin embargo, de todas las posibles soluciones hay tres que ya están establecidas y que, al mismo tiempo, cuentan con una gran difusión dentro del mundo de las redes locales:
· Ethernet
· Token Ring
· Arcnet

ETHERNET

En un principio se creó para ser utilizada con cable coaxial de banda base, aunque actualmente se pueden utilizar otros tipos de cable.

Si se utiliza cable coaxial grueso, se pueden tener hasta cuatro tramos de cable (unidos con repetidores) y los ordenadores se conectan al cable por medio de transceptores (la distancia máxima entre el ordenador y el transceptor ha de ser de 15 metros). Se pueden conectar ordenadores en tres tramos únicamente, con un máximo de 100 estaciones en cada tramo.

Si se utiliza cable coaxial fino, no es necesario utilizar transceptores, pudiéndose conectar el cable al ordenador por medio de una conexión BNC en forma de T. El número máximo de tramos es de cinco y la longitud máxima de cada tramo es, aproximadamente, de un tercio de la longitud máxima conseguida con el cable coaxial grueso (550 metros). Así mismo, el número máximo de estaciones es de 30 por cada uno de los tres tramos en los que se pueden conectar ordenadores.

Los datos se transmiten a una velocidad de 10 ;bps a una distancia máxima de dos kilómetros.

Utiliza una topología en bus con protocolo de contienda CSMA/CD (Acceso múltiple por detección de portadora con detección de colisiones). Cualquier estación puede transmitir en cualquier momento pero, como todas utilizan un canal único, sólo una estación puede transmitir datos simultáneamente.

El tamaño del bloque de datos puede oscilar desde 72 hasta 1526 bytes (con un tamaño normal de 256 bytes).

Todas las estaciones tienen asignada una dirección de 48 bytes que permite que cuando se cambia de lugar una estación, no haya posibilidad de conflictos y, por tanto, se puede reconfigurar completamente la red local con unos mínimos cambios en el sistema operativo.
Dispositivos de interconexión de LAN's

Los dispositivos de interconexión de redes permiten las conexión de diferentes segmentos de una misma red o de distintas redes fundamentalmente para aumentar la extensión práctica de una red, el número de estaciones conectadas. etc. Entre estos dispositivos podrían destacarse:

· "Gateway" (pasarela)
· Conmutadores ("Switched Hubs" o "LAN Switchs")

"Gateway" (pasarela):

Dispositivo genérico que sirve para interconectar redes heterogéneas aquellas que emplean distintos protocolos, esquemas de dirección, formatos de paquetes medios de transmisión, técnicas MAC de control de acceso a estos, etc.

Por sus diferencias, en cuando a los niveles en los que estoas pasarelas funcionan, las podemos dividir brevemente en :

“Repeater” o repetidor
“HUB” (Repetidor multipuerto).
“M.A.U. – Multistation Access Unit” (Unidad de Acceso Multiestación)
“Bridge”(Puente)
“Router” (encaminador)
"Brouter" (puente-encaminador)
“HUB” (Repetidor multipuerto) inteligentes

A continuación describimos cada uno de ellos.

“Repeater” o repetidor
Gateway que interconecta dos segmentos de una misma red: toma la señal de uno de ellos y la inyecta en otro, amplificada y regenerada (sin "inteligencia"). Los repetidores no discriminan los paquetes locales (entre estaciones del mismo segmento), por lo que, en el caso de Ethernet, todos ellos son difundidos por todos los segmentos de la red, aumentando el riesgo de colisiones y las posibilidades de congestión de los mismos.

“HUB” (Repetidor multipuerto)
Utilizado en configuraciones en estrella como nodo central. Dotado en general de más de dos puertos, permite interconectar los diferentes segmentos de red que constituyen los brazos de la estrella. Un hub puede ser pasivo (simple "concentrador de cableado") o activo (es decir, dotado de elementos que requieren alimentación eléctrica). En este último caso, funciona de forma análoga al repetidor:

Amplifica las señales recogidas en cada segmento de la estrella y la inyecta en los restantes.
“M.A.U. – Multistation Access Unit” (Unidad de Acceso Multiestación)
Dispositivo equivalente al repetidor multipuerto pero específico para redes Token Ring de pares trenzados.

“Bridge”(Puente)
Gateway que interconecta dos segmentos de una misma red, incluso remotos, con una cierta "inteligencia", lo que le permite filtrar los paquetes que le llegan, evitando difundir tráfico innecesario. Esto permite, frente al repetidor, reducir el número de paquetes difundidos por la red, el riesgo de colisión y las posibilidades de congestión de la misma.

“Router” (encaminador)
Gateway empleado para interconectar redes distintas que utilizan el mismo protocolo (LAN-LAN o LAN-MAN/WAN). Una red es distinta a otra cuando tienen diferentes direcciones, por tanto, un router está asociado a un determinado protocolo o conjunto de protocolos ("router multiprotocolo"), y no opera con ningún otro, ya que sólo es capaz de reconocer los paquetes de los protocolos para los que ha sido diseñado.

En realidad, los routers, "separan e independizan las redes", al utilizar como elemento de discriminación sus diferentes direcciones. Frente a los bridges, actúan como "barreras de seguridad": impiden que a través de ellos los errores producidos en un segmento de la red puedan propagarse a los restantes.

"Brouter" (puente-encaminador)
Dispositivo que funciona como un router para un determinado protocolo o conjunto de protocolos y como un bridge para los restantes. De esta forma se supera el principal inconveniente potencial de la utilización del router en redes multiprotocolo, que permite la interconexión de sus segmentos pero sólo para los protocolos para los que ha sido diseñado. Para los restantes, dichos segmentos quedarían aislados.

Hub inteligentes
Hub (concentrador de cableado) que dispone de capacidad de proceso propia para realizar determinadas funciones adicionales, tales como:

Gestión de red (típicamente incorporando el protocolo SNMP).
Capacidad para trabajar con LAN's de distintas tecnologías (Ethernet, Token Ring, FDDI).
Incorporación opcional de funciones de bridge y/o router para permitir la intercomunicación entre las redes anteriores.Mecanismos de seguridad, redundancia, tolerancia a fallos, etc.

Existen fundamentalmente dos tipos de hubs inteligentes:

"Chasis" o "autocontenidos": son los que tienen una mayor inteligencia" pero también un mayor coste.Externamente, tienen la forma de un armario bastidor con "ranuras" para insertar las correspondiente tarjetas de red.

"Stackables", "apilables" o "modulares": de prestaciones más limitadas, sus principales ventajas están asociadas a su flexibilidad de configuración, facilidad de crecimiento y bajo coste.

Conmutadores ("Switched Hubs" o "LAN Switchs")

Concentradores (o hubs) capaces de establecer, a muy alta velocidad, conexiones entre sus segmentos de red. Disponibles en un principio para redes Ethernet ("Switchs Ethernet" ) y posteriormente para Token Ring. Pueden incorporar puertas de alta velocidad. Su arquitectura se basa en un bus interno de gran capacidad de transmisión, capaz de soportar la "conmutación" entre sus segmentos a muy alta velocidad (por encima de 1 Gbps).


REDES LOCALES INALÁMBRICAS

Una red se denomina inalámbrica cuando los medios de unión entre las estaciones no son cables.
Las principales ventajas de este tipo de redes son:

· Permiten una amplia libertad de movimientos.
· Sencillez en la reubicación de las estaciones de trabajo evitando la necesidad de establecer un cableado.
· Rapidez en la instalación.

Los principales inconvenientes son:Dudas sobre si afecta a la salud de los usuarios.
• Faltan normas estándar.
• Poca compatibilidad con las redes fijas.
• Problemas con la obtención de licencias para aquellas que utilizan el espectro radioeléctrico.

Su utilización está especialmente recomendada para la instalación de redes en aquellos lugares donde no pueda realizarse un cableado o en lugares con una movilidad de las estaciones de trabajo muy grande.

Actualmente existen cuatro técnicas para su utilización en redes inalámbricas que son: infrarrojos, radio en UHF, microondas y láser.

Infrarrojos

Los infrarrojos son ondas electromagnéticas que se propagan en línea recta y que pueden ser interrumpidas por cuerpos opacos. .

No se ven afectados por interferencias externas y pueden alcanzar hasta 200 metros entre el emisor y el receptor. No es necesaria la obtención de una licencia administrativa para su uso.
Existe una red basada en infrarrojos compatible con la red TOKEN RING de IBM denominada InfraLAN que tiene una velocidad de transmisión de 4 Mbps.

Radio UHF

Una red basada en equipos de radio en UHF necesita para su instalación la obtención de una licencia administrativa. No se ve interrumpida por cuerpos opacos gracias a su cualidad de difracción.

Hay dos tipos de redes que utilizan esta técnica:
• PureLAN. Es una red compatible con Novell NetWare. LAN Manager, LAN Server y TCP/IP. Tiene una velocidad de transmisión de 2 mbps y una cobertura de 240 metros.
• WaveLAN. Es compatible con Novell NetWare. Tiene una velocidad de transmisión de 2 Mbps y una cobertura de 335 metros.
•
Microondas

Las microondas son ondas electromagnéticas cuyas frecuencias se encuentran dentro del espectro de las super altas frecuencias, utilizándose para las redes inalámbricas la banda de los 18-19 Ghz.
Rialta y Motorola es una red de este tipo. Cuenta con una velocidad de transmisión de 10 Mbps y una cobertura de 500 metros.

Láser

Esta tecnología para redes inalámbricas, que está en fase de investigación, es útil actualmente para conexiones punto a punto con visibilidad directa, y se utiliza fundamentalmente para interconectar segmentos distantes de redes locales convencionales (ETHERNET y TOKEN RING), llegando a cubrir distancias de hasta 1.000 metros.