SISTEMAS OPERATIVOS (TOPLOGÍAS DE RED)

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TOPOLOGÍAS DE REDES

La topología es el arreglo (físico o lógico) donde los dispositivos o nodos de una red (e.g. computadoras,
servidores, concentradores, enrutadores, puntos de acceso, etc.) se interconectan sobre un medio de
comunicación. La topología en una red determina la forma de comunicación entre sus nodos. Existen
topologías donde la intercomunicación entre sus nodos es sencilla y otras donde es compleja. La mala
elección de una topología puede ocasionar que la red no opere de manera eficiente. Una topología
determina el número de nodos que se conectarán, el método de acceso múltiple, tiempo de respuesta,
velocidad de la información, costo, tipo de aplicaciones, etcétera.

Una red puede tener una topología física o lógica. La topología física se refiere al diseño físico de la red
incluyendo la instalación y localización de cables, dispositivos, trayectorias, etc. La topología lógica tiene
que ver en cómo se transfiere la información a su paso por los nodos de la red. La topología lógica
puede ser considerada como forma o estructura virtual de una red. Esta forma, en realidad, no
corresponde con el diseño físico real de los dispositivos en la red. Un grupo de computadoras pueden
estar conectadas en forma circular, pero eso no necesariamente significa que representa una topología
de anillo.

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Las topologías pueden ser de dos tipos:

a) Topología física: Se refiere al diseño actual del medio de transmisión de la red.

b) Topología lógica: Se refiere a la trayectoria lógica que una señal a su paso por los nodos de la
red.

TOPOLOGÍA FÍSICAS

Topología de ducto (bus):

Una topología de ducto o bus está caracterizada por una dorsal principal con dispositivos de red
interconectados a lo largo de la dorsal. Las redes de ductos son consideradas como topologías pasivas.
Las computadoras "escuchan" al ducto. Cuando éstas están listas para transmitir, ellas se aseguran 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.

Las redes de bus comúnmente utilizaban cable coaxial como medio de comunicación, las computadoras
se conectaban al ducto mediante un conector BNC en forma de T. En el extremo de la red se ponía un
terminador (si se utilizaba un cable de 50 ohm, se ponía un terminador de 50 ohms también). Eran muy
susceptibles a quebraduras de cable coaxial, conectores y cortos en el cable que son muy difíciles de
encontrar. Un problema físico en la red, tal como un conector T, puede tumbar toda la red.

Con la entrada del cable par trenzado, la topología de ducto fue un poco más robusta, pero seguía
existiendo la contención para accesar al cable dorsal. Ese problema de colisiones se redujo al
segmentar las redes en pocos nodos. A pesar de esos problema la topología de ducto con Ethernet es
la más utilizada para redes de área local (LAN).
En ambientes MAN (Metropolitan Area Network), las compañías de televisión por cable utilizan esta
topología para extender sus redes.

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Las redes LAN con topología de ducto son las más utilizadas a nivel mundial, por su facilidad de
instalación y bajo costo. El desempeño de una red de este tipo depende del número de nodos
conectados a ésta. Entre mayor sea el número de nodos, la red se vuelve más compleja y aumenta la
probabilidad de colisiones, las cuales se generan cuando dos o más nodos quieren acceder al medio al
mismo tiempo. La principal desventaja de esta topología es que si el ducto falla, toda la red se
deshabilita.

En ambientes de redes metropolitanas (MAN), un ejemplo típico de red basada en ducto es el servicio
de televisión por cable coaxial. En una red de televisión por cable se tira uno o varios ductos principales
por cada una de las avenidas en una ciudad y los suscriptores se conectan a un distribuidor para acceder
al servicio.

Topología de estrella (star)

En una topología de estrella, las computadoras en la red se conectan a un dispositivo central conocido
como concentrador (hub en inglés) o a un conmutador de paquetes (swicth en inglés).
En un ambiente LAN cada computadora se conecta con su propio cable (típicamente par trenzado) a un
puerto del hub o switch. Este tipo de red sigue siendo pasiva, utilizando un método basado en
contención, las computadoras escuchan el cable y contienden por un tiempo de transmisión.

Debido a que la topología estrella utiliza un cable de conexión para cada computadora, es muy fácil de
expandir, sólo dependerá del número de puertos disponibles en el hub o switch (aunque se pueden
conectar hubs o switchs en cadena para así incrementar el número de puertos). La desventaja de esta
topología en la centralización de la comunicación, ya que si el hub falla, toda la red se cae.

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Hay que aclarar que aunque la topología física de una red Ethernet basada en hub es estrella, la
topología lógica sigue siendo basada en ducto.
La topología de estrella es bastante utilizada en redes MAN y WAN (Wide Area Network), para
comunicaciones vía satélite y celular.

Debido a que las redes LAN corporativas tienen un gran número de nodos, surge la necesidad de
dividirla en segmentos más pequeños. Para ello, se usan hubs/switchs conectados en cascada,
estableciéndose una variante conocida como topología estrella extendida.

La topología estrella extendida en un ambiente LAN es fácil de configurar, de costo accesible, y tiene
más redundancia que la topología de ducto. En vez de conectar todos los dispositivos a un nodo central,
los nodos se conectarán a otros dispositivos subcentrales, permitiendo más funcionalidad para
establecer subredes y creando también más puntos de falla. Mientras la topología de estrella fue hecha
para redes pequeñas, la topología estrella extendida se adapta mejor a redes grandes.

Un ejemplo aplicado de una topología estrella extendida, en un ambiente MAN, es la telefonía celular.
El nodo central es el conmutador que se encarga de establecer la comunicación entre las terminales
móviles. Al conmutador central se conectan vía enlace de microondas, las radiobases o antenas de
telefonía celular. A su vez, las radiobases se conectan vía frecuencias de telefonía celular a las
terminales móviles.

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Topología de anillo (ring)

Una topología de anillo conecta los dispositivos de red uno tras otro sobre el cable en un círculo físico.
La topología de anillo mueve información sobre el cable en una dirección y es considerada como una
topología activa. Las computadoras en la red retransmiten los paquetes que reciben y los envían a la
siguiente computadora en la red. El acceso al medio de la red es otorgado a una computadora en
particular en la red por un "token". El token circula alrededor del anillo y cuando una computadora desea
enviar datos, espera al token y toma posesión de él. La computadora entonces envía los datos sobre el
cable.

La computadora destino envía un mensaje (a la computadora que envió los datos) que de fueron
recibidos correctamente. La computadora que transmitió los datos, crea un nuevo token y los envía a la
siguiente computadora, empezando el ritual de paso de token o estafeta (token passing) nuevamente.

La topología de anillo es muy utlizada en redes CAN y MAN, en enlaces de fibra óptica (SONET, SDH)
y FDDI en redes de campus.

Topología de malla (mesh)

La topología de malla (mesh) utiliza conexiones redundantes entre los dispositivos de la red así como
una estrategia de tolerancia a fallas. Cada dispositivo en la red está conectado a todos los demás (todos
conectados con todos). 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.
Las redes de malla, obviamente, son más difíciles y caras para instalar que las otras topologías de red
debido al gran número de conexiones requeridas.
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La red Internet utiliza esta topología para interconectar las diferentes compañías telefónicas y de
proveedoras de Internet, mediante enlaces de fibra óptica.

Existen mallas conectadas completamente y otras, conectadas parcialmente. Las mallas completas son
aquellas donde todos sus nodos tienen una conexión con el resto de los nodos más próximos. En una
malla parcial, no necesariamente todos los nodos deberán de estar conectados con todos.

En el caso de ambientes LAN, CAN, MAN es poco práctico poner en marcha este tipo de redes, pero
en ambientes WAN las redes de malla son utilizadas por las compañías telefónicas. Las centrales
telefónicas de cada ciudad están conectadas en malla con las poblaciones vecinas, de esta manera se
puede llegar a cualquier parte del mundo. El servicio de Internet y otros de telecomunicaciones
proveídos por las compañías telefónicas son transportados por esta red de malla, que se forma con la
unión de todas las compañías proveedoras de servicios de telecomunicaciones del orbe, utilizando
como dorsal la fibra óptica.

Topología de árbol

Topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica,
la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas.
Es una variación de la red en bus, la falla de un nodo no implica interrupción en las comunicaciones. Se
comparte el mismo canal de comunicaciones.
Cuenta con un cable principal (backbone) al que hay conectadas redes individuales en bus.

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Topología Inalámbrica Wi-Fi

Wi-Fi es una marca de la Wi-Fi Alliance (anteriormente la Wireless Ethernet Compatibility Alliance), la
organización comercial que prueba y certifica que los equipos cumplen los estándares IEEE 802.11x.

Las nuevas redes sin cables hacen posible que se pueda conectar a una red local cualquier dispositivo
sin necesidad de instalación, lo que permite que nos podamos pasear libremente por la oficina con
nuestro ordenador portátil conectado a la red o conectar sin cables cámaras de vigilancia en los lugares
más inaccesibles. También se puede instalar en locales públicos y dar el servicio de acceso a Internet
sin cables.

La norma IEEE 802.11b dio carácter universal a esta tecnología que permite la conexión de cualquier
equipo informático a una red de datos Ethernet sin necesidad de cableado, que actualmente se puede
integrar también con los equipos de acceso ADSL para Internet.

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Seguridad

Uno de los problemas más graves a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi es la
seguridad. Un muy elevado porcentaje de redes se han instalado por administradores de sistemas o de
redes por su simplicidad de implementación, sin tener en consideración la seguridad y por tanto han
convertido sus redes en redes abiertas, sin proteger el acceso a la información que por ellas circulan.
Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes, las más comunes son la
utilización de protocolos de encriptación de datos como el WEP y el WPA, proporcionados por los
propios dispositivos inalámbricos, o IPSEC (túneles IP) y 802.1x, proporcionados por o mediando otros
dispositivos de la red de datos.

Topología celular

La topología celular está compuesta por áreas circulares o hexagonales, cada una de las cuales tiene
un nodo individual en el centro. La topología celular es un área geográfica dividida en regiones (celdas)
para los fines de la tecnología inalámbrica. En esta tecnología no existen enlaces físicos; sino ondas
electromagnéticas.

La ventaja obvia de una topología celular (inalámbrica) es que no existe ningún medio tangible aparte
de la atmósfera terrestre o el del vacío del espacio exterior (y los satélites). Las desventajas son que las
señales se encuentran presentes en cualquier lugar de la celda y, de ese modo, pueden sufrir disturbios
y violaciones de seguridad.

Como norma, las topologías basadas en celdas se integran con otras topologías, ya sea que usen la
atmósfera o los satélites.

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Topologías híbridas :

Las topologías híbridas son la combinación de dos o más topologías en una misma red. La topología de
árbol y la jerárquica son ejemplos de topologías híbridas, aunque, pueden darse más combinaciones de
acuerdo con las necesidades específicas de la organización.

TOPOLOGÍAS LÓGICAS:

Las topologías lógicas definen cómo los dispositivos de red se comunicarán a través de las topologías
físicas, es decir cómo los dispositivos simultáneamente accederán al medio de comunicación de una
manera ordenada, teniendo en cuenta un método de acceso.

Existen dos tipos de topologías lógicas a nivel de LAN.

► de medio compartido
► basada en paso de testigo

Medio compartido:

En este tipo de topología lógica todos los dispositivos tienen la habilidad de acceder al medio de
comunicación compartido en cualquier momento. Este hecho se convierte en ventaja y desventaja, a la
vez. La principal desventaja es que como el medio de comunicación es compartido se pueden ocasionar
colisiones, donde dos o más nodos de la red transmitan al mismo tiempo, dando como resultado que se
pierdan los paquetes y deban renviarse hasta que no existan más colisiones. Ethernet es el ejemplo

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más característico y utiliza como protocolo de acceso al medio el CSMA/CD (Carrier Sense Multiple
Access/Collision Detection).

Para redes pequeñas, la topología lógica de medio compartido funciona bien pero cuando se incrementa
el número de nodos aumenta la probabilidad de colisiones. Para evitar esto se recomienda segmentar
las redes con un número pequeño de nodos, haciendo uso de hubs o switchs, reduciendo el dominio de
colisiones. Las redes con medios compartidos son típicamente implementadas en topologías físicas,
como bus, estrella o híbridas.

Basadas en token:

Las topologías lógicas basadas en token funcionan utilizando un testigo o estafeta (token) para proveer
acceso al medio físico, el cual recorre la red en un orden lógico. Para que un nodo pueda transmitir o
recibir información necesita forzosamente tener el token en su poder en ese momento. A diferencia del
medio compartido, vimos que en este esquema todos los nodos pueden transmitir en cualquier
momento. En una red basada en token, no ocurre eso, se necesita el token para realizar la acción. La
principal desventaja de este método es el retardo, es decir, el tiempo que recorre el token en dar la
vuelta para que determinado nodo pueda transmitir. La ventaja respecto al esquema anterior, es la
ausencia de colisiones. Las redes basadas en token se adaptan más para topologías físicas en anillo.

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ENLACES DE INTERES:

https://www.youtube.com/watch?v=k23pMbVebKE

https://247tecno.com/topologia-de-red-tipos-caracteristicas/

https://www.youtube.com/watch?v=eq4mC_v1ShU

https://www.youtube.com/watch?v=k23pMbVebKE

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