La estructuración de una Red de Ordenadores
pasa primero por el análisis de los siguientes aspectos fundamentales:
•
La arquitectura, es decir la definición abstracta de los servicios
soportados por la red y los protocolos implicados en las comunicaciones
establecidas en la misma.
•
El modelado de la red, es decir el establecimiento y diseño de los
modelos matemáticos que mejor describan el comportamiento de la red, con el fin
de permitir el análisis y evaluación de los parámetros de calidad tanto de los
servicios como de la red en sí.
•
Las características físicas y lógicas, es decir, la realidad
física de la red de comunicación de ordenadores.
Estas últimas son quizá las más importantes, de
las cuales destacan tanto la topología y los medios de transmisión (la
estructura y elementos del nivel físico de la red) como los sistemas de
transmisión, acceso y conmutación.
Según las
directivas de la
UIT-T (Unión Internacional de Telecomunicaciones sección Transmisión),
en su Libro Verde de las Telecomunicaciones, o según se recoge en el
ámbito nacional en la Ley de Ordenación de las Telecomunicaciones (LOT)
las Redes de Comunicación pueden ser fundamentalmente (dependiendo de quién sea el Operador de la Red):
•
Redes Públicas, es decir,
redes gestionadas, controladas y explotadas comercialmente por un operador
dependiente de la Administración Pública. Proporcionan servicios de transmisión
de voz y datos en igualdad de condiciones a la totalidad de los usuarios,
posibilitando el establecimiento de comunicación entre distintos puntos de
terminación de red.
•
Redes Privadas, es decir,
redes cuyos equipos y programas de control son de propiedad y explotación
exclusiva de una única entidad. Permiten a los usuarios de un grupo cerrado proveerse
de los servicios de telecomunicación que precisen y disponer en todo momento de
la totalidad de los recursos de la red con la fiabilidad y calidad de servicios
requeridos. Su principal diferencia con las redes públicas estriba en que sólo
dan servicio a un grupo cerrado de usuarios, lo que significa que nadie que no
pertenezca a dicho grupo tiene acceso a los recursos de red.
•
Redes Privadas Virtuales:
son redes privadas pero ofertadas por un operador de la red pública. Este
establece de forma personalizada a cada cliente una red dedicada para su servicio
exclusivo con los requerimientos que éste establezca y contrate. Esto significa
un conjunto de grupos cerrados de usuarios dentro de la misma red, pero que sólo
pueden tener comunicación entre usuarios del mismo grupo y no con los de otros
grupos, de forma que desde el punto de vista del usuario, sólo existe su grupo
en la red.
•
Redes Corporativas: son
redes de telecomunicación que ofrecen servicios a un conjunto limitado de
entidades relacionadas entre sí. Su principal objetivo es crear entornos de
servicio y transporte unificado a la medida de las empresas de la corporación y
la explotación óptima de la infraestructura de telecomunicación compartida.
•
Redes Móviles: son redes
de telecomunicación en las que los terminales no están en una posición fija,
sino que pueden encontrarse en movimiento estableciendo conexiones con otros
terminales a través de estaciones base que componen la red intermedia. La
tecnología utilizada suele ser radio, ya sea a nivel terreno o vía satélite.
Sin embargo, esta clasificación no resulta nada
intuitiva.
Según
el número y la forma de interconexión o transferencia de información de sus
componentes se
distinguen:
•
Redes Conmutadas o punto a punto. Consisten en que un
equipo emisor selecciona a un equipo receptor con el que quiere conectarse y la
red se encarga de habilitar una vía de conexión entre los dos. Generalmente se
pueden seleccionar varios caminos que sean candidatos a esta vía de
comunicación y además pueden dedicarse exclusivamente o no a ella. La velocidad de transferencia dependerá del sistema de transmisión que
posea la línea.
Existen
tres métodos para elegir el camino y la habilitación de la vía de comunicación:
a)
Conmutación
de circuitos: La comunicación se comienza efectuando una llamada y cuando se
establece la conexión, los usuarios disponen de un enlace directo (camino único
y dedicado) a través de los distintos segmentos de la red, pudiendo existir
tramos que se compartan con otras rutas diferentes, y cuando se termina la
transmisión se libera la conexión. La información se envía íntegra desde el
origen al destino mediante una línea bidireccional.
b)
Conmutación
de paquetes: Consiste en enviar el mensaje de forma fragmentada, cada fragmento
se denomina paquete y además de la información a transmitir contienen
información de control y la dirección de identificación del origen y del
destino. Los paquetes recorren la red como entidades independientes.
c)
Conmutación
de mensajes: El emisor envía la información en un único mensaje junto con la
dirección del destino al siguiente nodo (que suele ser un computador que se
encarga de aceptar tráfico de los computadores y terminales conectados a él) y
aquí permanece hasta que haya un camino libre y se envíe al siguiente nodo. Así
sucesivamente hasta que llega a su destino. Esta tecnología permite grabar la
información para atenderla después. El usuario puede borrar, almacenar,
redirigir o contestar el mensaje de forma automática.
•
Redes de Difusión o multipunto. En este caso el emisor
envía la información a todos los nodos y el nodo receptor se encargará de
captarlo, de esta manera la transmisión está supeditada por la topología de la
red. La vía de comunicación es compartida por todos los nodos de la red, la red
por lo tanto debe ser en bus, en anillo o estar basada en enlaces de ondas de
radio.
Según la cobertura de servicio
de las mismas, podríamos dividir las redes de telecomunicación en:
•
Redes de Área Local (LAN - Local Area Network): son todas aquellas redes
de ordenadores limitadas exclusivamente a una extensión máxima de un kilómetro
y un límite teórico de 8000 puestos de trabajo.
Una
Red de Área Local puede definirse como un sistema de comunicaciones que proporciona
interconexión a una variedad de dispositivos en un área restringida y que no utiliza
medios de telecomunicación externos.
A
destacar cuatro elementos fundamentales:
• Sistemas de comunicaciones, es
decir, el conjunto de elementos cuyo objetivo es el intercambio de información
entre dispositivos.
• Dispositivos, es decir,
cualquier nodo de la red, desde un gran ordenador hasta un PC, pasando por
clúster de terminales, impresoras, etc.
• El ámbito geográfico de la red,
que generalmente se restringe a un único edificio o a un conjunto de ellos.
• La propiedad de los medios de
comunicación es privada, lo que permite una gran flexibilidad a la hora de
compartir el medio y definir los métodos de comunicación.
Las
velocidades de transmisión son elevadas, cubriendo rangos muy amplios incluso en
un mismo tipo de filosofía tecnológica. Así por ejemplo, la filosofía Ethernet
va desde 10 Mbps de la Ethernet tradicional, los 100 Mbps de la Fast-Ethernet,
hasta 1 Gbps de la Giga-Ethernet.
Una
de las principales características de una LAN es su alto grado de conectividad,
la cual permite la comunicación peer-to-peer independientemente del tipo
de los equipos conectados, e interconexión, posibilitando la conexión
con otras redes de incluso distinta arquitectura y tecnología mediante
elementos pasarela (gateways).
•
Redes de Área Metropolitana (MAN - Metropolitan Area Network): Son redes de
dimensiones a nivel regional. Suelen interconectar tanto a sistemas
individuales como a otras LAN, y cuando su dimensión se limita a edificios
también se las conoce como Redes de
Campus.
Una
Red de Área Extensa es aquella que tiene las siguientes características:
•
Cubre una amplia superficie o área geográfica.
•
Utiliza, en general, medios de telecomunicación suministrados por operadores
externos.
Atendiendo
al modo de transferencia (La UIT-T define transferencia como el conjunto de
transmisión, multiplexación y conmutación) podemos definir los siguientes tipos
de WAN:
Redes
dedicadas:
utilizan circuitos dedicados para cada transmisión sin realizar funciones de
conmutación. Los circuitos dedicados pueden ser tanto analógicos, como
digitales. Las velocidades de transmisión son fijas, contratadas al operador, normalmente
hasta 2 Mbps.
Redes
de conmutación de paquetes, como la red Iberpac, basada en la Recomendación X.25.
Redes
de conmutación analógica de circuitos, como la Red Telefónica Conmutada (RTC).
Las velocidades siguen las recomendaciones V.xx, desde los 640 hasta los
28800 bps.
Redes
Digitales de Servicios Integrados (RDSI), basadas en conmutación digital de
circuitos. Hace uso de canales de 64 kbps (canal básico), pero pueden contratarse
hasta 30 canales (canal Primario), obteniendo una velocidad máxima de 2 Mbps.
Redes
de conmutación rápida de paquetes, o retransmisión de tramas, como Frame
Relay. Las velocidades típicas llegan hasta los 2 Mbps.
Redes
de transmisión de células, mediante el Modo de Transferencia Asíncrono (ATM),
como base de las Redes Digitales de Servicios Integrados de Banda Ancha (RDSI-BA).
Las velocidades son del orden de Gbps.
Según su topología (situación de cada
equipo con relación al resto de equipos y de la propia red, condicionando
fuertemente las prestaciones de la misma) los criterios aplicables a las redes
LAN difieren de los de las WAN.
Así,
la topología de una red de Área Local dependerá de:
•
La complejidad de la instalación y el mantenimiento del cableado.
•
La vulnerabilidad a fallos o averías.
•
La gestión del medio y la localización de averías.
•
La capacidad de expansión y reconfiguración.
•
El coste.
Topología
En Estrella
En
la topología en estrella todas las estaciones están conectadas mediante enlaces
bidireccionales a un nodo central, que asume las funciones de gestión y control
de las comunicaciones, proporcionando un camino entre dos dispositivos que
deseen comunicarse.
Sus
ventajas son:
•
El acceso está en todo momento bajo el control de la central.
•
La configuración de la red y la localización de fallos son fáciles, ya que pueden
estar gestionadas por el nodo central.
Por
otra parte sus inconvenientes son:
•
En caso de fallo del nodo central se produce el bloqueo de toda la red.
•
La longitud de cableado es elevada.
Ejemplos
de esta topología se encuentran constantemente en la RTC, mientras que en las
LAN no suele darse con mucha frecuencia, dado que precisamente se aleja de la
filosofía de distribución de inteligencia.
En
la topología Bus todas las estaciones se conectan a un único medio
bidireccional o bus con puntos de terminación bien definidos. Cuando una
estación transmite, su señal se transmite a ambos lados del emisor hacia todas
las estaciones que se encuentren conectadas al bus, por lo que también reciben
el nombre de "canal de difusión".
Sus
ventajas son:
•
Están constituidas fundamentalmente por elementos pasivos, solo encontrándose
elementos activos en las estaciones.
•
Por tanto una avería solo afectaría a la estación implicada.
•
Presentan una alta modularidad, por lo que es facilísimo añadir o retirar estaciones
de la red.
•
Su adaptación a la distribución geográfica se realiza con un coste reducido.
Como
desventaja destacar el que una avería en el bus provoca en el mejor de los
casos la incomunicación entre los segmentos de red que se generan.
Un
ejemplo de topología bus es la utilizada por las redes Ethernet, especialmente sobre
cable coaxial.
En
el caso de las redes Ethernet sobre par trenzado se da un caso curioso: pese a
ser una red de acceso sobre bus común DE FORMA LÓGICA, su topología es en estrella, de tal
forma que las estaciones se conectan a un elemento denominado HUB, actualmente sustituido por el SWITCH, que
implementa electrónicamente el bus de coaxial anterior.
Topología
De Árbol
La
topología en árbol es una generalización de la topología en bus en la que el
cable se desdobla en varios ramales mediante el empleo de dispositivos de
derivación.
Dependiendo
del elemento utilizado podemos encontrarnos situaciones muy diferentes:
•
Si utilizamos un Repetidor estaríamos realmente prolongando el bus, con lo que nos
veríamos limitados por el número de estaciones conectadas (un máximo de 30 estaciones
en segmentos de 185 metros en la red Ethernet), ya que todas accederían al bus.
•
Si utilizamos un Bridge (puente) evitamos dicho problema, ya que este elemento solamente
deja pasar aquella información del bus que realmente vaya dirigida a alguna
estación del otro segmento (en el ejemplo, ahora con un bridge duplicaríamos el
número máximo de estaciones a conectar).
Ejemplos
de esta topología podemos verlos en edificios cableados conectando las distintas
plantas, e incluso en las instalaciones de antenas colectivas.
Topología
En Anillo
El
anillo consiste en una serie de repetidores conectados entre sí mediante un
único enlace de transmisión unidireccional formando un camino cerrado.
La
información se transfiere secuencialmente de un repetidor al siguiente a lo
largo del anillo. Cada repetidor regenera y retransmite cada bit. Cuando una
estación recibe información destinada a ella la recibe y procesa, en caso
contrario se encargará de hacerla pasar hacia la próxima estación.
Los
repetidores constituyen un elemento activo, pudiendo estar integrados en las propias
estaciones, y realizan la recepción, autenticación y emisión de la información,
así como el acceso a la red.
Sus
ventajas son:
•
El tiempo de respuesta está controlado.
•
Facilita la gestión de averías.
En
cuanto a las desventajas:
•
Al estar todas las estaciones involucradas en la transferencia de datos, el fallo
de un repetidor inutiliza por completo la red.
•
Requiere de mecanismos de control sofisticados para detectar informaciones
corruptas y evitar un ciclo sin-fin de retransmisiones (en algunos casos se
hace uso de una estación monitora).
Ejemplo
de esta topología son las Redes Token Ring por paso de Testigo. Una variante
consiste en duplicar los repetidores de cada estación, con lo que se establecen
dos anillos (uno para cada sentido), uno de los cuales hace de respaldo en caso
de fallo del otro, como FDDI.
Topologías
Mixtas
Aquí
se incluyen topologías en las que se hace una mezcla de las topologías anteriores.
Caben destacar las configuraciones en estrella-estrella y anillo-estrella.
La
topología estrella-estrella es básicamente una topología bus mediante el uso de
equipos concentradores (HUBS). La estructura lógica es idéntica al bus, ya que
todos los equipos acceden al mismo cable pero a través de los concentradores.
Con esta topología se puede reducir el riesgo de bloquear toda la red por fallo
o avería de un segmento de la misma.
Por
su parte, la topología anillo-estrella es la alternativa a la configuración en
anillo.
De
la misma forma que mediante los HUB, ahora se hace uso de una unidad de acceso,
denominada MAU, que si bien permite configurar físicamente una estrella, desde
el punto de vista lógico, sigue siendo un anillo.
En
caso de que se averíe una estación o un segmento de cable, la unidad de acceso puede
cortocircuitar automáticamente esa estación o segmento de cable, de tal manera
que el resto del anillo lógico puede permanecer activo. Si la avería se produce
en un equipo, la MAU cortocircuita dicho equipo, mientras que si la avería se
produce en la conexión entre MAU’s, el anillo se reconfigura, restableciendo el
anillo.
Según
su distribución lógica todos los ordenadores
tienen un lado cliente y otro servidor: una máquina puede ser servidora de un
determinado servicio pero cliente de otro servicio.
Servidor: Máquina que ofrece información o servicios al resto de los
puestos de la red. La clase de información o servicios que ofrezca determina el
tipo de servidor que es: de impresión, de archivos, de páginas web, de correo,
de usuarios, de IRC (charlas en Internet), de base de datos...
Cliente: Máquina que accede a la información de los servidores o
utiliza sus servicios. Ejemplos: Cada vez que estamos viendo una página web
(almacenada en un servidor remoto) nos estamos comportando como clientes.
También seremos clientes si utilizamos el servicio de impresión de un ordenador
remoto en la red (el servidor que tiene la impresora conectada).
Dependiendo de si
existe una función predominante o no para cada puesto de la red, las redes se
clasifican en:
•
Redes cliente/servidor. Los
papeles de cada puesto están bien definidos: uno o más ordenadores actúan como
servidores y el resto como clientes. Los servidores suelen coincidir con las
máquinas más potentes de la red. No se utilizan como puestos de trabajo. En
ocasiones, ni siquiera tienen monitor puesto que se administran de forma
remota: toda su potencia está destinada a ofrecer algún servicio a los
ordenadores de la red. Internet es una red basada en la arquitectura
cliente/servidor.
•
Redes entre iguales. No
existe una jerarquía en la red: todos los ordenadores pueden actuar como
clientes (accediendo a los recursos de otros puestos) o como servidores
(ofreciendo recursos). Son las redes que utilizan las pequeñas oficinas, de no
más de 10 ordenadores.
