La Topología de la Red instalada en la U.E.N. 25 de Julio

INTRODUCCION

    Con el transcurso del tiempo, la informática ha alcanzado todos los ámbitos de la vida, en areas comerciales, industriales, administrativas, legales y academicas, entre otras, es de uso imprescindible.

     Las comunicaciones no se conciben sin su presencia, hoy dia la mayoría de las actividades se realizan a través de un sistema de comunicaciones en red, a la cual todos podemos acceder hasta de puntos remotos.

    La configuración de una red, recoge tres campos: físico, eléctrico y lógico. Estos tres aspectos son los pilares para establecer la topología de la red.

   El presente informe pretende compilar la información básica en torno a la topología de las redes y su uso en el ámbito académico, en especial el caso de la red del laboratorio de informatica de la U.E.N. Liceo 25 de Julio, institución donde se forman futuros bachilleres en el area de procesamiento de datos.

REDES DE COMUNICACIÓN DE DATOS

    Las redes de comunicación de datos son utilizadas para que varias computadoras se comuniquen y puedan intercambiar datos y información. Asi como compartir recurso de computo, almacenamiento e impresión.

    Según Stephen (2010), las redes se clasifican en:

• LAN (Local Area Network): Redes de Área Local

    Es un sistema de comunicación entre computadoras que permite compartir información, con la característica de que la distancia entre las computadoras debe ser pequeña. Estas redes son usadas para la interconexión de computadores personales y estaciones de trabajo. Se caracterizan por: tamaño restringido, tecnología de transmisión (por lo general broadcast), alta velocidad y topología. Son redes con velocidades entre 10 y 100 Mbps, tienen baja latencia y baja tasa de errores. Cuando se utiliza un medio compartido es necesario un mecanismo de arbitraje para resolver conflictos.

    Dentro de este tipo de red podemos nombrar a INTRANET, una red privada que utiliza herramientas tipo internet , pero disponible solamente dentro de la organización.

Ej.: IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.4 (Token Bus), IEEE 802.5 (Token Ring)

• MAN (Metropolitan Area Network):  Redes de Área Metropolitana

    Es una versión de mayor tamaño de la red local. Puede ser pública o privada. Una MAN puede soportar tanto voz como datos. Una MAN tiene uno o dos cables y no tiene elementos de intercambio de paquetes o conmutadores, lo cual simplifica bastante el diseño. La razón principal para distinguirla de otro tipo de redes, es que para las MAN's se ha adoptado un estándar llamado DQDB (Distributed Queue Dual Bus) o IEEE 802.6. Utiliza medios de difusión al igual que las Redes de Área Local.

• WAN (Wide Area Network):  Redes de Amplia Cobertura

    Son redes que cubren una amplia región geográfica, a menudo un país o un continente. Este tipo de redes contiene máquinas que ejecutan programas de usuario llamadas hosts o sistemas finales (end system). Los sistemas finales están conectados a una subred de comunicaciones. La función de la subred es transportar los mensajes de un host a otro.

    En la mayoría de las redes de amplia cobertura se pueden distinguir dos componentes: Las líneas de transmisión y los elementos de intercambio (Conmutación). Las líneas de transmisión se conocen como circuitos, canales o truncales. Los elementos de intercambio son computadores especializados utilizados para conectar dos o más líneas de transmisión.

    Las redes de área local son diseñadas de tal forma que tienen topologías simétricas, mientras que las redes de amplia cobertura tienen topología irregular. Otra forma de lograr una red de amplia cobertura es a través de satélite o sistemas de radio.

    Existe otros tipos de redes menos comunes:

• RED NOVELL

    Novell tiene su propio equipo, el cual permite conectar todos los componentes de la red entregando un servicio completo en el diseño de la misma. Este equipo incluye:

• Tarjeta de red.
• Servidores para la red.
• Unidades de respaldo de cinta.
• Discos duros para respaldo de información.
• Controladores activos y pasivos.

• RED IBM TOKEN-RING

    

    La topología de esta red es un anillo alrededor del cual se distribuyen las estaciones de trabajo.  Las computadoras conectadas a la red se comunican todo el tiempo entre sí mediante un paquete de información (token) que está viajando en todo momento a través de la red.

Esta red posee las siguientes características:

• Acepta multiples tipos de cable
• Diseñada para ambientes de oficina en las cuales se requiere una red que tenga amplia capacidad de expansión en el ambiente PC y también hacia otro tipo de ambientes de computadoras, tales como mini-computadoras o macro-computadoras

• RED HEWLETTE-PACKARD

    Existen dos modelos de red StarLAN [Red de Area Local tipo Estrella], la primera, la simple StarLAN, puede conectar como máximo hasta 50 estaciones en la red con dos niveles de Distribuidor Central (HUB) y la segunda, StarLAN 10, puede conectar hasta 1024 estaciones de trabajo entre diferentes redes de HP, la propia red aislada puede conectar 276 estaciones de trabajo.

    Cada una de las redes está pensada en función a las necesidades con diversos equipos de HP, StarLAN 10 tiene capacidad de manejar un mayor número de terminales y mayor capacidad de interconexión con otras redes de la familia HP.

    Existen diferencias al usar un servidor basado en una micro computadora PC comparado contra usar como servidor una mini 3000.

   

    En el caso de una micro computadora los periféricos son:

1.     Impresoras.

2.     Unidades de disco.

3.     Graficadores.

    

    En el caso de una mini 3000 los periféricos son:

1.     Impresoras.

2.     Unidades de disco.

3.     Graficadores.

4.     Unidades de Cinta.

• RED 3+Open

    El sistema de Microsoft se apega al standard fijado por OS/2 con respecto al manejo del sistema operativo y la capacidad de manejo multi-tarea del sistema mismo, 3+OPEN es el nombre del producto lanzado al mercado, aprovechando las tarjetas ETHERNET para poder ofrecer una solución de conectividad estandarizada a los equipos de computación, incluyendo computadoras personales (PC compatibles), Macintosh, computadoras en UNIX/XENIX, mini computadoras y macro computadoras.

    Asi se puede conectar cualquier cosa desde una red de computadoras, sin importar si el acceso es local o remoto o vía teléfono usando un modem común, o vía teléfono usando alguna red internacional de datos vía X.25.  La forma de conexión de la red puede ser por cable coaxial, o par telefónico, esto último da una ventaja adicional a la red pues el costo de instalación eléctrica es más economico usando par telefónico en lugar de cable coaxial, todo depende el medio ambiente magnético alrededor de la red.

• Red Columna Vertebral (Backbone Network)

    También llamada Red de Transporte (Carrier Network). Este tipo de red cubre, por lo general, un país o un continente. Sirve como apoyo a las empresas que poseen redes locales y no pueden costear la inversión en la infraestructura y mantenimiento de una red de área extendida propia.

• Red Internacional (INTERNETworking)

    También llamada Telaraña de área Mundial (World Wide Web). Es una enorme red de redes que se enlaza a muchas de las redes científicas, de investigación y educacionales alrededor del mundo así como a un número creciente de redes comerciales.

TOPOLOGÍA DE REDES

      La configuración de una red, recoge tres campos: físico, eléctrico y lógico (Sanders, 2008). El nivel físico y eléctrico se entiende  como la configuración del cableado entre máquinas o dispositivos de control o conmutación. Cuando se habla de la configuración lógica se tiene que pensar en como se trata la información dentro de la red, como se dirige de un sitio a otro o como la recoge cada estación.

    Según Norton (2009), los distintos tipos de topologías se clasifican en:

• Topología en Estrella

    Todos los elementos de la red se encuentran conectados directamente mediante un enlace punto a punto al nodo central de la red, quien se encarga de gestionar las transmisiones de información por toda la estrella. La topología de Estrella es una buena elección siempre que se tenga varias unidades dependientes de un procesador, esta es la situación de una típica mainframe, donde el personal requiere estar accesando frecuentemente esta computadora. En este caso, todos los cables están conectados hacia un solo sitio, esto es, un panel central.

    Resulta económica la instalación de un nodo cuando se tiene bien planeado su establecimiento, ya que este requiere de una cable desde el panel central, hasta el lugar donde se desea instalarlo.

• Topología en Bus

    En esta topología, 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. Como ejemplo de esta topología, es 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.

• 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 topología de anillo esta diseñada como una arquitectura circular, con cada nodo conectado directamente a otros dos nodos. Toda la información de la red pasa a través de cada nodo hasta que es tomado por el nodo apropiado. Este esquema de cableado muestra alguna economía respecto al de estrella. El anillo es fácilmente expandido para conectar mas nodos, aunque en este proceso interrumpe la operación de la red mientras se instala el nuevo nodo. Así también, el movimiento físico de un nodo requiere de dos pasos separados: desconectar para remover el nodo y otra vez reinstalar el nodo en su nuevo lugar.

• Topología en 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.

• Topología  en malla

     La red en malla es una topología de red en la que cada nodo está conectado a uno o más de los otros 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.

• Topología Inalámbrica Wi-Fi

    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 (Stephen, 2010).

    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.

• Red celular

    

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

COMPONENTES DE UNA RED LOCAL

    Los componentes básicos para poder montar una red local son los siguientes:

• Servidor

    

    El servidor es una computadora utilizada para gestionar el sistema de archivos de la red, da servicio a las impresoras, controla las comunicaciones y realiza otras funciones. Puede ser dedicado o no dedicado. El sistema operativo de la red está cargado en el disco fijo del servidor, junto con las herramientas de administración del sistema y las utilidades del usuario.

    La tarea de un servidor dedicado es procesar las peticiones realizadas por la estación de trabajo. Estas peticiones pueden ser de acceso a disco, a colas de impresión o de comunicaciones con otros dispositivos. La recepción, gestión y realización de estas peticiones puede requerir un tiempo considerable, que se incrementa de forma paralela al número de estaciones de trabajo activas en la red. Como el servidor gestiona las peticiones de todas las estaciones de trabajo, su carga puede ser muy pesada. Se puede entonces llegar a una congestión, el tráfico puede ser tan elevado que podría impedir la recepción de algunas peticiones enviadas. Por lo tanto, cuanto mayor es la red, resulta más importante tener un servidor con elevadas prestaciones. Se necesitan grandes cantidades de memoria RAM para optimizar los accesos a disco y mantener las colas de impresión. El rendimiento de un procesador es una combinación de varios factores, incluyendo el tipo de procesador, la velocidad, el factor de estados de espera, el tamaño del canal, el tamaño del bus, la memoria caché así como de otros factores.

• Estaciones de Trabajo

    Se pueden conectar a través de la placa de conexión de red y el cableado correspondiente. Los terminales “tontos” utilizados con las grandes computadoras y mini computadoras son también utilizadas en las redes, y no poseen capacidad propia de procesamiento. Sin embargo las estaciones de trabajo son, generalmente, sistemas inteligentes. Los terminales inteligentes son los que se encargan de sus propias tareas de procesamiento, así que cuanto mayor y más rápido sea el equipo, mejor. Los terminales tontos en cambio, utilizan el espacio de almacenamiento así como los recursos disponibles en el servidor.

• Tarjetas de Conexión de Red (Interface Cards)

    

    Las tarjetas de conexión de red permiten conectar el cableado entre servidores y estaciones de trabajo. En la actualidad existen numerosos tipos de placas que soportan distintos tipos de cables y topologías de red. Las placas contienen los protocolos y órdenes necesarios para soportar el tipo de red al que está destinada. Muchas tienen memoria adicional para almacenar temporalmente los paquetes de datos enviados y recibidos, mejorando el rendimiento de la red.

Cuando se considera el uso de cualquier placa de red la compatibilidad a nivel físico y lógico se convierte en una cuestión relevante. Hay que asegurarse que la placa pueda funcionar en la estación deseada, y que existan programas controladores que permitan al sistema operativo enlazarlo con sus protocolos y características a nivel físico.

• Cableado

    Una vez que tenemos las estaciones de trabajo, el servidor y las placas de red, requerimos interconectar todo el conjunto. El tipo de cable utilizado depende de muchos factores, que se mencionarán a continuación:

    Los tipos de cableado de red más populares son: par trenzado, cable coaxial y fibra óptica.

Además se pueden realizar conexiones a través de radio o microondas. Cada tipo de cable o método tiene sus ventajas. y desventajas. Algunos son propensos a interferencias, mientras otros no pueden usarse por razones de seguridad. Ademas, la velocidad y longitud del tendido son otros factores a tener en cuenta el tipo de cable a utilizar.

    Entre los cables a utilizar se tienen:

    Par Trenzado: Consiste en dos hilos de cobre trenzado, aislados de forma independiente y trenzados entre sí. El par está cubierto por una capa aislante externa. Entre sus principales ventajas tenemos:

• Es una tecnología bien estudiada
• No requiere una habilidad especial para instalación
• La instalación es rápida y fácil
• La emisión de señales al exterior es mínima.
• Ofrece alguna inmunidad frente a interferencias, modulación cruzada y corrosión.

    Cable Coaxial: Se compone de un hilo conductor de cobre envuelto por una malla trenzada plana que hace las funciones de tierra. Entre el hilo conductor y la malla hay una capa gruesa de material aislante, y todo el conjunto está protegido por una cobertura externa.

El cable está disponible en dos espesores: grueso y fino. El  grueso soporta largas distancias, pero es de mayor costo. El cable fino puede ser más práctico para conectar puntos cercanos. El cable coaxial ofrece las siguientes ventajas: 

• Soporta comunicaciones en banda ancha y en banda base.
• Es útil para varias señales, incluyendo voz, video y datos.
• Es una tecnología bien estudiada.

    Conexión fibra óptica: Esta conexión es costosa, pero permite transmitir la información a gran velocidad e impide la intervención de las líneas, por lo que la relación costo/beneficio es favorable. Como la señal es transmitida a través de luz, existen muy pocas posibilidades de interferencias eléctricas o emisión de señal. El cable consta de dos núcleos ópticos, uno interno y otro externo, que refractan la luz de forma distinta. La fibra está encapsulada en un cable protector. Sus ventajas son:

• Alta velocidad de transmisión
• No emite señales eléctricas o magnéticas, lo cual redunda en la seguridad
• Inmunidad frente a interferencias y modulación cruzada.
• Mayor economía que el cable coaxial en algunas instalaciones.
• Soporta mayores distancias

RED DE COMUNICACIÓN DE DATOS DE LA U.E.N.  LICEO 25 DE JULIO

    En este orden de ideas, se realizo el  análisis a la red de datos instalada en la U.E.N.  Liceo 25 de Julio, ubicado entre las esquinas de Garita a Pepe Aleman, en la Parroquia San Juan de Caracas. Donde una de las especialidades de egreso del nivel media profesional de los estudiantes es el de Bachiller en Procesamiento de Datos. Este análisis fue efectuado específicamente en el Laboratorio de Informática de la institución, en tal sentido dicho laboratorio cuenta con las siguientes características:

• Cubre un area de sesenta y tres metros cuadrados (63 m2)
• Tiene un sistema de enfriamiento ambiental a través de equipos de aire acondicionado: tipo ventana y Split, que evitan el recalentamiento de los equipos
• Cuenta con ventidos (22) maquinas del tipo Pentium 4
• Lo red es del tipo estrella, cuyo campo lógico funciona con nodos individuales que se comunican con uno central
• Su plataforma funciona con un hub o dispositivo de campo físico, de dónde emerge un cableado a cada uno de los nodos.
• La red fue establecida utilizando cable par trenzado
• El sistema de cableado o campo eléctrico es horizontal
• Uso del nodo central
• La red utilizada es LAN (Local Area Network), Redes de Área Local
• La computadora del docente funciona a modo de servidor
• Cada una de las computadoras de los alumnos constituyen las estaciones de trabajo de la red

CONCLUSIONES

    Las redes de comunicación de datos son utilizadas para que varias computadoras se comuniquen y puedan intercambiar datos y información. Asi como compartir recurso de computo, almacenamiento e impresión.

    Las redes se clasifican en:

• LAN (Local Area Network): Redes de Área Local
• MAN (Metropolitan Area Network):  Redes de Área Metropolitana
• WAN (Wide Area Network):  Redes de Amplia Cobertura
• WAN (Wide Area Network):  Redes de Amplia Cobertura
• RED NOVELL
• RED IBM TOKEN-RING
• RED HEWLETTE-PACKARD
• RED 3+Open
• Red Columna Vertebral (Backbone Network)
• Red Internacional (INTERNETworking)

    Se entiende por topología a la configuración de una red, en la misma se recogen tres campos: físico, eléctrico y lógico.      

    Los distintos tipos de topologías se clasifican en: estrella,  bus,  anillo, árbol, malla, inalámbrica Wi-Fi, celular entre otras.

      

    Los componentes básicos para poder montar una red local son los siguientes:     

    

• El servidor es una computadora utilizada para gestionar el sistema de archivos de la red, da servicio a las impresoras, controla las comunicaciones y realiza otras funciones.

• Las estaciones de trabajo, se pueden conectar a través de la placa de conexión de red y el cableado correspondiente.

• Tarjetas de Conexión de Red (Interface Cards), permiten conectar el cableado entre servidores y estaciones de trabajo.

• Cableado,  una vez que tenemos las estaciones de trabajo, el servidor y las placas de red, requerimos interconectar todo el conjunto. Los tipos de cableado de red más populares son: par trenzado, cable coaxial y fibra óptica.

    Se realizo el  análisis a la red de datos instalada en la U.E.N.  Liceo 25 de Julio, el laboratorio de informática de dicha institucion cuenta con las siguientes características: a) area física de sesenta y tres metros cuadrados, b) enfriamiento ambiental a través de equipos de aire acondicionado, c) ventidos maquinas Pentium 4, d) red del tipo estrella, e)la plataforma funciona con un hub, de dónde emerge un cableado a cada uno de los nodos, utilizando cable par trenzado y cableado horizontal, f) existe un nodo central, g) la red utilizada es LAN, h)la computadora del docente funciona a modo de servidor y las computadoras de los alumnos constituyen las estaciones de trabajo de la red.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Norton, P. (2009). La topología de la red. Mc Graw Hill. Mexico

Sanders, D. (2008). Redes. Mc Graw Hill. Mexico

Stephen, G. (2010). Teoria de la resonancia adaptada. Internew. USA