Fundamentos de redes y topologias

Solution Provider

Fundamentos de
Redes y Topologías
Marcos Omar Cruz Ortega

Objetivos
Solution Provider

∗ El finalizar este curso podrás:

∗ Comprender algunos de los conceptos fundamentales
sobre los que se basan las redes.

∗ Mencionar las ventajas de una red.

∗ Describir una red de área local (LAN) y una red de área
extensa (WAN).

∗ Señalar la diferencia principal entre una LAN y una WAN.

∗ Determinar el tipo de red adecuado para un sitio
concreto.

∗ Identificar las cuatro topologías estándar.

∗ Mencionar ventajas y desventajas de cada topología.

(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012 2

Tabla de Contenido
Solution Provider

1. Conceptos Básicos

∗ ¿Qué es una red?
∗ ¿Por qué usar una red?
∗ Compartir información o datos
∗ Compartir Hardware y Software
∗ Principales tipos de redes
∗ LAN
∗ WAN

Tabla de Contenido
Solution Provider

2. Configuración de redes

∗ Elementos comunes de una red
∗ Servidor
∗ Clientes
∗ Medio
∗ Datos Compartidos
∗ Periféricos compartidos
∗ Categorías principales de una red
∗ Redes Peer-to-Peer
∗ Redes Basadas en Servidor
∗ Servidores especializados
∗ Servidores de archivos e impresión
∗ Servidores de aplicaciones
∗ Servidores de correo
∗ Ventajas de Redes Basadas en Servidor
∗ Tabla comparativa Redes basadas en Server vs Redes Peer to Peer.


Tabla de Contenido
Solution Provider

3. Topologías de Redes

∗ Esquema para la conexión de redes
∗ Topologías estándar
∗ Topología de Bus
∗ Comunicación en el Bus
∗ Envió de Señal
∗ Rebote o Eco de la Señal
∗ Terminal
∗ Interrupción de la comunicación
∗ Topología de Estrella
∗ Topología de Anillo
∗ Pase de Testigo (Token Ring)
∗ Topología de Malla
∗ Selección de una topología
∗ Ventajas y desventajas de las topologías estándar


¿Qué es una Red?
Solution Provider

∗ Una red es un sistema en el que se conectan
entre si varios equipos independientes para
compartir datos y periféricos, tales como disco
duro e impresora.

∗ La palabra clave es COMPARTIR.


¿Qué es una Red?
Solution Provider

∗ En su nivel mas elemental, una red consiste en dos equipos
conectados entre si con un cable que le permite compartir
datos. Todas las redes, independientemente de su nivel de
sofisticación, surgen de este sistema tan simple.

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¿Qué es una Red?
Solution Provider

∗ Otro punto importante
que debemos de conocer
es que las redes surgen
como respuesta a la
necesidad de compartir
datos de forma rápida.


¿Por qué usar una red?
Solution Provider

∗ Las redes aumentan la eficiencia y
reducen los costos.

∗ Las tres razones principales son:
∗ Compartir información o datos.
∗ Compartir hardware o software.
∗ Centralizar la administración y el
apoyo.


Compartir información o datos
Solution Provider

∗ Al hacer que la información esté
disponible para compartir, las redes
pueden reducir la necesidad de
comunicación por escrito, aumenta
la eficiencia y hace que cualquier
tipo de dato este disponible
simultáneamente para cualquier
usuario que lo necesite.


Compartir Hardware y
Software Solution Provider

∗ Antes de la aparición de las redes, los usuarios
necesitaban sus propias impresoras, el único modo en
que los usuarios podían compartir una impresora era
hacer turnos para sentarse en el equipo conectado al
printer.

Compartir Hardware y
Software Solution Provider

∗ Las redes pueden usarse para compartir y estandarizar
aplicaciones, para asegurarse que todas las personas de la
red utilizan las mismas aplicaciones y sus versiones.

Cliente
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Server


Principales tipos de redes:
(LAN y WAN) Solution Provider

∗ Las redes se clasifican en grupos,
dependiendo de su tamaño y función.

∗ Una red de área local (LAN) es el bloque
básico de cualquier red.

∗ Una LAN puede ser muy simple (dos
equipos conectados con un cable) o
compleja (cientos de equipos conectados
dentro de una gran empresa).


LAN y WAN Solution Provider

∗ La característica que distingue
a una LAN es que está
confinada a un área geográfica
limitada.


LAN y WAN Solution Provider

∗ Una red de área extensa (WAN), no
tiene limitaciones geográficas.

∗ WAN puede conectar equipos y otros
dispositivos situados en extremos
opuestos del planeta.

∗ Una WAN consta de varias LAN
interconectadas.

∗ Podemos ver Internet como la WAN
suprema.


Configuración de Redes
Solution Provider

∗ La configuración de los equipos de la red
y la forma en que comparten la
información determina si la red es “peer-
to-peer o basada en servidor.”

∗ En general todas las redes tienen ciertos
componentes, funciones y características
comunes, estos incluyen…


Elementos comunes en una Red
Solution Provider

Medio

Server

Impresora
(Periférico compartido)

Clientes


Elementos comunes de una Red
Solution Provider

∗ Servidores: Son aquellos
equipos que ofrecen recursos
compartidos a los usuarios de
la red. Generalmente las
características de los servers
son muy superiores a las de
los clientes con respecto al
Hardware.


Solution Provider

∗ Clientes: Equipos que acceden a
los recursos compartidos de la
red ofrecidos por los servidores.


Solution Provider

∗ Medio: la forma en la que se
mantiene la conexión, estos
medios pueden ser Guiados y
no Guiados. “En una red común
es mas habitual encontrar
medios guiados”.


Solution Provider

∗ Datos compartidos: Archivos suministrados a los
clientes por parte de los servidores a través de la red.
Server Cliente

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Solution Provider

∗ Impresoras y otros periféricos
compartidos (Recursos): Cualquier
servicio o dispositivo, como
archivos, impresoras u otros
elementos, disponibles para su uso
por los miembros de la red.


Categorías principales de una Red
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∗ Una red puede ser categorizada entre las
siguientes:

∗ Redes Peer-to-peer.
∗ Redes basadas en servidor.

∗ Las diferencias de éstas están basadas en factores tales como:

∗ Tamaño de la Organización.
∗ Nivel de seguridad requerido.
∗ Tipo de negocio.
∗ Nivel de apoyo administrativo disponible.
∗ Cantidad de tráfico en la red.
∗ Necesidades de los usuarios de la red.
∗ Presupuesto de la red.


Redes Peer-to-Peer
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∗ No hay servidores dedicados.

∗ No existe jerarquías entre los equipos. Todos
son iguales y por lo tanto son <<pares>> o
peers.

∗ Cada equipo actúa como cliente y servidor y
no hay un administrador responsable de la red
completa.

∗ El usuario de cada equipo determina que datos
van a ser compartidos en la red.

“Ares es un buen ejemplo de un programa P2P,
aunque hay muchos mas”.


Redes Peer-to-Peer
Solution Provider

∗ Tamaño
∗ Las redes peer-to-peer se llaman también
grupos de trabajo o workstation.
Generalmente abarca un máximo de diez
equipos.
∗ Costo
∗ Son relativamente simples. Pueden ser mas
económicas que las redes basadas en
servidor.


Redes Peer-to-Peer
Solution Provider

∗ Implementación:
∗ Ofrece las siguientes ventajas;

∗ Todos los equipos están en las mesas de los
usuarios.

∗ Los usuarios actúan como sus propios
administradores y planifican su propia
seguridad pero como cada usuario es el
administrador de sus equipos necesitan
tener ciertos conocimientos como usuario y
administradores.

Redes Peer-to-Peer
Solution Provider

∗ ¿Cuándo se recomienda una P-2-P?

∗ Cuando hay un máximo de 10 usuarios.
∗ Cuando se desea compartir recursos pero sin
servidores especializados.
∗ Cuando la seguridad no es una cuestión
fundamental.
∗ Cuando la organización y la red sólo van a
experimentar un crecimiento limitado en un
futuro cercano.


Redes basadas en Servidor
Solution Provider

∗ Un servidor dedicado es aquel
que funciona solo como
servidor y no se utiliza como
cliente o estación.

∗ A medida que aumenta el
tamaño de la red se necesita
mas de un servidor. Esta
división de tareas asegura que
cada tarea será realizada de
forma mas eficiente.


Servidores especializados
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∗ Existen diferentes tipos de servidores incluidos en muchas redes:

∗ Servidores de archivos e impresión:
∗ Estos gestionan el acceso del usuario y el uso de recursos de archivos y el printer. Por
ejemplo al ejecutar una aplicación esta se ejecuta en el equipo del usuario pero el
almacenamiento de archivos y datos, incluso la impresión de estos lo lleva el server.
Server Cliente

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Solution Provider

∗ Servidores de aplicaciones

∗ Constituyen el lado servidor de las aplicaciones
cliente/servidor, así como los datos disponibles
para el cliente. Por ejemplo los servidores
almacenan grandes cantidades de datos
organizados para que resulte fácil su
recuperación.

∗ La base de datos permanece en el servidor y solo
se envían los resultados de la petición al equipo
que realiza la misma.


Solution Provider

∗ Servidores de Correo
∗ Funcionan como servidores de aplicaciones, en
el sentido de que son aplicaciones servidor y
cliente por separado, con datos descargados
de forma selectiva del servidor al cliente.


Ventajas de las redes basadas en
Servidor Solution Provider

∗ Compartir recursos. Ofrece acceso a muchos
recursos manteniendo el rendimiento y la
seguridad.

∗ Seguridad. Es la razón primaria para
seleccionar un enfoque basado en servidor.

∗ Copia de Seguridad (Backup). Estas pueden
ser programadas varias veces al día o una vez
a la semana dependiendo de la importancia y
el valor de los datos.


Ventajas de las redes basadas en
Servidor Solution Provider

∗ Redundancia. Los datos pueden ser
duplicados y mantenidos en línea. Si ocurren
un daño en el área primaria, se puede usar
una copia para restaurarlos.

∗ Número de usuarios. Una red basada en
servidor puede apoyar miles de usuarios.

∗ Consideraciones sobre el hardware. El
hardware de los clientes puede estar
limitado, ya que no necesitan mucha
memoria RAM y el almacenamiento en disco
necesario para los servicios de un servidor.

Comparación de los tipos de redes
Solution Provider

Red basada en
Consideración Red Peer-to-Peer
Servidor
Tamaño Bien para 10 clientes Limitada solo por el
o menos hardware de red y
servidor
Seguridad Establecida por el Seguridad a nivel de
usuario de cada equipo usuario y recursos
amplia y consistente
Administración Usuarios individuales Localizada de forma
son responsables de su central para el control
propia administración. de la red; requiere
como mínimo un
administrador.

Solution Provider

Topologías de Redes

Esquemas para la conexión
de redes Solution Provider

∗ El término topología se refiere a la
organización o distribución física de los
equipos, cables y otros componentes de la red.

∗ Topología es el término estándar que utilizan la
mayoría de los profesionales de las redes
cuando se refieren al diseño básico de la red.

∗ También puede conocerse como: esquema
físico, diseño, diagrama o mapa.


Esquemas para la conexión
de redes Solution Provider

∗ La selección de una topología tendrá impacto sobre:

∗ El tipo de equipo necesario.
∗ Capacidades del equipo.
∗ Crecimiento de la red.
∗ Formas de administrar la red.

“Es determinante la planificación de la red antes de hacer
cualquier tipo de inversión.”


Topologías Estándar
Solution Provider

∗ Todos los diseños de redes parten de cuatro
topologías básicas:

∗ Bus: Dispositivos conectados a un cable común.

∗ Estrella: Conexión de equipos a segmentos de
cables que arrancan de un punto único.

∗ Anillo: Conexión de equipos a un cable que forma
un bucle.

∗ Malla: Conecta todos los equipos de la red entre si
con cables separados.

Topología de Bus
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∗ También recibe el nombre de “bus lineal” porque los equipos
conectan en línea recta.

∗ Es el método más simple y común. Consta de un único cable
llamado segmento central que conecta todos los equipos de la red
en una única línea.


Comunicación en el Bus
Solution Provider

∗ Los equipos en esta topología se
comunican enviando datos a un
equipo en particular, enviando
estos datos sobre el cable en
forma de señales electrónicas.

∗ Para entender mejor esta topología se necesita
conocer tres conceptos fundamentales:

1. Envió de señal.
2. Rebote o eco de la señal.
3. Terminal.


Envío de señal
Solution Provider

∗ Los datos en la red en forma de señales electrónicas se envían a
todos los equipos de la red. Esta solo será aceptada por aquel
equipo cuya dirección coincida con la dirección codificada en la
señal original. Los demás equipos deben rechazar los datos y sólo
puede haber un equipo enviando información a la vez.

Envío de Señal


Envío de señal
Solution Provider

∗ NOTA: Como en cada momento solo puede haber un equipo
enviando datos en una red en bus, el número de equipos
conectados afectará el rendimiento de la red, lo que es muy
lógico puesto que mientras más equipos haya en el bus, más
equipos estarán esperando para transmitir datos y como
consecuencia la red será lenta.

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Envío de señal
Solution Provider

∗ La cantidad de equipos conectados no es
el único factor que determina el
rendimiento del bus, también pueden ser:

1. El hardware de la red.
2. El número total de órdenes emitidas
esperando a ser ejecutadas.
3. El tipo de cable.
4. La distancia entre los equipos.


Envío de señal
Solution Provider

∗ Un echo favorable para esta
topología es que los nodos no son
responsables de pasar datos de
uno a otro. Por consiguiente, si
falla alguno de ellos, no se afecta al
resto de la red.


Rebote o Eco de Señal
Solution Provider

∗ Como los datos o la señal electrónica se
envían a toda la red, viajan de un extremo a
otro del cable. Si se permite a la señal que
continúe ininterrumpidamente, rebotará una
y otra vez por el cable evitando que otros
equipos envíen señales. “La señal debe ser
detenida una vez que haya tenido la
oportunidad de alcanzar la dirección de
destino correcta.”


Terminal
Solution Provider

∗ Para detener el rebote o eco de la señal, se coloca un terminal en cada
uno de los extremos del cable para absorber las señales libres.

∗ Al absorber la señal libre se libera el cable para que otros equipos
puedan enviar datos.

∗ Todos los extremos de cada segmento debe estar conectados a algo.
TERMINALES


Interrupción de la
comunicación en la red Solution Provider

∗ Si el cable es separado físicamente en dos
partes o se desconecta un extremo del
mismo, es lógico afirmar que se produce
una rotura en el cable. En cualquiera de
estos casos, uno o ambos extremos del
cable no tendrán un terminal y por lo tanto
la señal rebotará y la actividad de la red se
detendrá.

“Esto es una de las razones por la cual una
red puede caer”.

Topología de Estrella (Star)
Solution Provider

∗ En la topología de
estrella los segmentos
de cable de cada equipo
están conectados a un
“Concentrador”. Las
señales son transmitidas
desde el equipo a través
del concentrador a
todos los equipos de la
red.

Topología de Estrella (Star)
Solution Provider

∗ Ofrece la ventaja de centralizar los recursos y la
gestión.

∗ Requiere una gran cantidad de cables. Además, si
el punto central falla, cae toda la red. Por el
contrario si falla un equipo o el cable que lo
conecta al concentrador, el equipo afectado será
el único que no podrá enviar o recibir datos. El
resto de la red continuará funcionando.


Topología de Anillo
Solution Provider

∗ Esta topología conecta equipos en
un único círculo de cable.

∗ La señal viaja a través del bucle en
una dirección y pasa a través de
cada equipo, que puede actuar
como repetidor para ampliar la
señal y enviarla al siguiente.

∗ Sin embargo lo que se bebe
considerar con gran precaución es
que el fallo en un equipo puede
tener impacto sobre toda la red.

Pase de Testigo (Token Ring)
Solution Provider

En la topología de anillo ocurre en
fenómeno que bien vale la pena analizar
llamado (Token Ring).

∗ Un testigo o token es una secuencia
especial de bits que viajan alrededor de
la red tomando en cuenta que cada red
tiene únicamente un testigo.

∗ El testigo es pasado de equipo en
equipo hasta que llega a un equipo que
tiene datos que enviar. El equipo que
envía datos modifica el testigo, pone
una dirección electrónica en los datos
para enviarlos por el anillo.


Solution Provider

∗ Los datos pasan por cada equipo hasta que llega al
que tiene la dirección que coincide con la implantada
en los datos.

∗ El equipo que recibe la información envía mensaje de
regreso informando que recibió los datos. Después
de verificar que el envío fue un éxito, el equipo emisor
crea un nuevo testigo y lo libera en la red.

∗ El testigo liberado regresa a circular por el anillo hasta
que otra estación necesita enviar datos para realizar
el mismo proceso.


Solution Provider

∗ Tal vez en la teoría pueda parecer que el testigo
requiere mucho tiempo, pero cabe mencionar que
viaja a una velocidad cercana a la de la luz.

“Un testigo puede circular por un anillo de 200 metros
de diámetro alrededor de 477,376 veces por segundo”.

NOTA: Si ocurre alguna falla en alguno de los equipos
la comunicación se pierde y la red se cae.


Topología de Malla
Solution Provider

∗ En esta topología, cada
equipo esta conectado a
todos los demás mediante
cables separados.

∗ Esta configuración ofrece
caminos redundantes de
modo que si falla un cable,
otro se hará cargo del trafico.


Topología de Malla
Solution Provider

∗ NOTA: A pesar de que la implementación de
esta topología ayuda a que el tráfico
raramente se vea interrumpido, una red de
malla resulta costosa ya que hay que utilizar
mucho cableado.

∗ NOTA: Si bien no se abordó el tema en este curso,
también es valido combinar las topologías estándar
para obtener una topología hibrida que nos resulte mas
eficiente.


Selección de una topología
Solution Provider

∗ Desde luego hay muchos factores
a considerar al decidir cuál es la
topología que mejor se adapta a
las necesidades de la organización.

∗ A continuación se presentan
algunas de las ventajas y
desventajas de cada Topología.


Topología de Bus
Solution Provider

∗ Ventajas ∗ Desventajas

1. El uso del cable es 1. La red pierde rendimiento
económico. cuando el tráfico es muy
fuerte.
2. El medio es económico y
fácil de manejar. 2. Los problemas son difíciles
de aislar.
3. El Sistema es fácil y fiable.
3. Una rotura en el cable
puede afectar a muchos
4. El bus es fácil de ampliar. usuarios.


Topología de Estrella
Solution Provider


1. La modificación del sistema
y la incorporación de
1. Si falla el punto central,
nuevos equipos es fácil. la red completa fallará.

2. Es posible una
monitorización y
mantenimiento
centralizados


Topología de Anillo
Solution Provider

∗ Ventajas
∗ Desventajas
1. El sistema ofrece un 1. El fallo de un equipo
acceso equitativo a puede afectar al resto de
todos los equipos. la red.

2. Los problemas son difíciles
2. El rendimiento se de aislar
mantiene a pesar de
que haya muchos 3. La re-configuración de la
usuarios red interrumpe su
funcionamiento

Topología de Malla
Solution Provider


1. El fallo de un equipo no
afecta al resto de la red.
1. El sistema es caro de
instalar ya que utiliza
mucho cableado.
2. El sistema ofrece un
incremento de la
redundancia y la fiabilidad,
así como facilidad para
resolver problemas.


Conclusión

Se puede concluir sin lugar a dudas, que las redes de
computadoras pueden facilitarnos la vida a escalas incalculables.
Sin embargo es de vital importancia conocerlas, entender su
funcionamiento, comprender y analizar sus riesgos y benéficos,
ya que solo de esa forma se podrá realizar un correcto análisis y
aprovechar las bondades de la implementación al máximo.

“Por lo menos en mi caso, necesité de una red basada en servidor y
organizada en base a la topología de estrella”.


Referencias
Solution Provider

MCSE. Fundamentos de Redes Plus. Microsoft
Corporation. McGraw Hill. ISBN: 8448128168


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