jueves, 29 de septiembre de 2011

Redes


1,2  ¿Qué son redes de información y como se representan gráficamente?

R= Una red es un conjunto de dispositivos (a menudo denominados nodos) conectados por enlaces en un medio físico. Un nodo puede ser una computadora, una impresora o cualquier orto dispositivo capaz de enviar y/o recibir datos generados por otros nodos de la red. Los enlaces conectados con los dispositivos se denominan a menudo canales de comunicación.

Procesamiento  Distribuido
Las redes usan procesamiento distribuido en el aspecto en que una tarea está dividida entre múltiples computadoras. En lugar de usar una única máquina grande responsable de todos los aspectos de un proceso, cada computadora individual (habitualmente una computadora personal o una estación de trabajo) maneja un subconjunto de ellos.
Algunas ventajas del procesamiento distribuido son las siguientes:

**Seguridad/encapsulamiento: Un diseñador de sistemas puede limitar el tipo de interacciones que un determinado usuario puede tener con el sistema completo. Por ejemplo, un banco puede permitir a los usuarios acceder solamente a su propia cuenta a través de un cajero automático sin permitirles acceder a la base de datos completa del banco.

**Base de Datos distribuidas: Ningún sistema necesita proporcionar una capacidad de almacenamiento para toda la base de datos. Por ejemplo, la web da acceso a los usuarios a información que pueda estar siendo almacenada y manipulada realmente en cualquier parte de Internet.

**Resolución más rápida de problemas: Múltiples computadoras que trabajan en partes de un  problema de forma concurrente  a menudo pueden resolver el problema más rápido que una única máquina que trabaje en dicho problema. Por ejemplo, las redes de PC han descubierto códigos de cifrado que se presumían indescifrables debido a la cantidad de tiempo que supondrían hacerlo con una única computadora.

**Seguridad mediante redundancia: Múltiples computadoras ejecutando el mismo programa al mismo tiempo pueden proporcionar un mecanismo de seguridad a través de la redundancia. Por ejemplo, en la lanzadera especial hay tres computadoras que ejecutan el mismo programa, de forma que si una tiene un error de hardware o software, las otras puede solventarlo.


**Proceso cooperativo:
Tanto múltiples computadoras como múltiples usuarios pueden interactuar para llevar a cabo una tarea una tarea. Por ejemplo, en los juegos multiusuario que hay en la red las acciones de cada jugador  son visibles y afectan a los demás.



Criterios de redes

Para que sea considerada efectiva y eficiente, una red debe satisfacer un cierto número de criterios. Los más importantes son las prestaciones, la fiabilidad y la seguridad.


**Configuración de la línea

La configuración de la línea se refiere a la forma en que dos o más dispositivos que se comunican se conectan a un enlace. Un enlace es el medio de comunicación físico que transfiere los datos de un dispositivo a otro. A efectos de visualización, es sencillo imaginar cualquier enlace como una línea que se dibuja entre dos puntos. Para que haya comunicación, dos dispositivos deben estar conectados de alguna forma al mismo enlace simultáneamente. Hay dos configuraciones de línea posible: punto a punto y multipunto 


Ø  Punto a Punto: Una configuración de línea punto a punto proporciona un enlace dedicado entre dos dispositivos. Toda la capacidad del canal se reserva para la transmisión entre ambos dispositivos. La mayoría de las configuraciones punto a punto usan cables para conectar los extremos, pero también son posibles otras opciones, como las microondas o los satélites de enlace



Cuando se cambian los canales de una televisión con control remoto mediante mando a distancia por infrarrojo, se establecen  conexiones punto a punto entre el mando a distancia y el sistema de control de la televisión.

Ø  Multipunto: Una configuración de línea multipunto (también denominada multiconexión) es una configuración en la que varios dispositivos comparten el mismo enlace, en un enlace multipunto, la capacidad del canal es compartida en el espacio o en el tiempo. Si varios dispositivos ´pueden usar el enlace de forma simultánea, se dice que hay una configuración de línea compartida especialmente. Si los usuarios deben de compartir la línea por turnos, se dice que se trata de una configuración de línea de tiempo compartido.



Topología: El termino topología se refiere a la forma en que está diseñada la red, bien físicamente o bien lógicamente. Dos o más dispositivos se conectan a un enlace; dos o más enlaces forman una topología, la topología de una red es la representación geométrica de la relación entre todos los enlaces y los dispositivos que los enlazan entre sí (habitualmente denominados nodos). Hay cinco posibles topologías básicas: Malla, Estrella, Anillo, Árbol, Bus



Estas cinco clases describen cómo están interconectados los dispositivos de una red, lo que no indica su disposición física. Por ejemplo, que exista una topología de estrella no significa que todas las computadoras de la red deban estar situadas físicamente con forma de estrella alrededor de un concentrador. Una cuestión a considerar al elegir una topología es el estado relativo de los dispositivos a enlazar.

Malla

En una topología en malla, cada dispositivo tiene un enlace punto a punto y dedicado con cualquier otro dispositivo. El término dedicado significa que el enlace conduce el trafico únicamente entre los dos dispositivos que conecta. Por lo tanto, una red en malla completamente conectada necesita n(n-1)/2 canales físicos para enlazar n dispositivos. Para acomodar tantos enlaces, cada dispositivo de la red debe tener n-1 puertos de entrada/salida (E/S).
Una malla ofrece varias ventajas sobre otras topologías de red. En primer lugar, el uso de los enlaces dedicados garantiza que cada conexión solo debe de transportar la carga de datos propia de los dispositivos conectados.
 En segundo lugar una topología de malla es robusta. Si un enlace falla, no inhabilita todo el sistema.
La privacidad o la seguridad: Cuando un mensaje viaja a través de un alinea dedicada, solamente lo ve el receptor adecuado. Las fronteras físicas evitan que otros usuarios puedan tener acceso a los mensajes.
Las principales desventajas de la topología en malla relacionan la cantidad de cable y el número de puertos de entrada y/o salida necesarios.
En primer lugar la instalación y reconfiguración de la red es difícil, debido a que a que cada dispositivo debe de estar conectado a cualquier otro.
En segundo lugar, la masa de cables puede ser mayor que el espacio disponible para acomodarla (en paredes, techos o suelos)

Estrella:

En la topología en estrella cada dispositivo solo 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 que quiere mandar 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 estrella cada dispositivo necesita solamente un enlace y un puerto de entrada y/o salida para conectarse a cualquier número de dispositivos. Este factor hace que también sea más fácil de instalar y reconfigurar. Además es necesario instalar menor número de cables. Otra ventaja de esta red es su robustez. Si falla un enlace, solamente este enlace se verá afectado. Todos los demás enlaces permanecerán activos, mientras funcione el concentrador, se puede usar como monitor para controlar los posibles problemas de los enlaces y par puentear los enlaces con defectos.

Sin embargo, aunque una estrella necesita menos cable que una malla, cada nodo debe estar enlazado al nodo central. Por esta razón, en la estrella se requiere más cable que en otras topologías de red (como el árbol, el anillo o el bus).



Árbol

La topología de árbol es una variante de la de estrella. Como en la estrella, los nodos del árbol están conectados a un concentrador  que controla el tráfico de la red. Sin embargo, no todos los dispositivos se conectan directamente al concentrador central. La mayoría de los dispositivos se conectan a un concentrador secundario que a su vez, se conecta al concentrador central.

El concentrador central del árbol es un concentrador activo. Un concentrador activo contiene un repetidor, es decir, un dispositivo hardware que regenera los patrones de bits recibidos antes de transmitirlos. Retransmitir las señales de esta forma amplificara su potencia e incrementa la distancia a la que puede viajar al señal.

Los concentradores secundarios pueden ser activos o pasivos. Un concentrador pasivo proporciona solamente una conexión física entre los dispositivos conectados.
Las ventajas y las desventajas de una topología en árbol son las mismas que la de una estrella. Sin embargo, la inclusión de concentradores secundarios tiene dos ventajas más. Primero, permite que se conecten más dispositivos a un único concentrador central y puede, por tanto, incrementar la distancia que puede viajar la señal entre dos dispositivos, segundo, permite a la red aislar y priorizar las comunicaciones de distintas computadoras. Por ejemplo, las computadoras conectadas a un concentrador secundario pueden tener mayor prioridad que las conectadas a otro concentrador secundario de esta forma los diseñadores de la red y el operador pueden garantizar que los datos sensibles con restricciones de tiempo no tienen que esperar para acceder a la red.

La tecnología de TV por cable es un buen ejemplo de topología en árbol, ya que el cable principal, que sale de las instalaciones centrales, se divide en grandes ramas y cada rama se subdivide en otras más pequeñas hasta que se llega a los consumidores finales. Los concentradores se usan cada vez que se divide el cable.



Bus

Todos los ejemplos anteriores describen configuraciones punto a punto. Sin embargo, una topología de bus es multipunto. Un cable largo actúa como una red troncal que conecta todos los dispositivos en la red.

Los nodos se conectan al bus mediante cables de conexión (latiguillos) y  sondas. Un  cable de conexión es una conexión que va desde el dispositivo hasta el cable principal. Una sonda es un conector que, o bien se conecta al cable principal, o se pincha en el cable para crear un contacto con el núcleo metálico. Cuando las señales viajan a través de la red troncal, parte de su energía se transforma en calor, por lo que la señal se debilita a medida que viaja por el cable. Por esta razón, hay un límite en el número de conexiones que un bus puede soportar y en la distancia entre estas conexiones.

Entre las ventajas de la topología de bus se incluye la sencillez de instalación. El cable troncal puede tenderse por el camino más eficiente y, después, los nodos se pueden conectar al mismo mediante líneas de conexión de longitud variable. De esta forma se puede conseguir que un bus use menos cable que una malla, una estrella o una topología en árbol. Por ejemplo en una estrella cuatro dispositivos situados en la misma habitación necesitarían cuatro cables de longitud suficiente para recorrer todo el camino hasta el concentrador. Un bus elimina esta redundancia. Sola mente el cable troncal se extiende toda la habitación. Cada línea de conexión únicamente tiene que ir hasta el punto de la troncal más cercana.

Entre sus desventajas se incluye lo dificultoso de su reconfiguración y del aislamiento de los fallos. Habitualmente los buses se diseñan para tener una eficiencia óptima cuando se instalan. Por tanto, puede ser difícil añadir nuevos dispositivos. Como se dijo anteriormente, la reflexión de la señal en los conectores puede causar degradación de su calidad. Esta degradación se puede controlar limitando el numero  y el espacio de los dispositivos conectados a una determinad longitud de cable. Añadir nuevos dispositivos puede obligar a modificar o reemplazar el cable troncal.

Además un fallo o rotura del bus interrumpe todas las transmisiones, incluso entre dispositivos que están en la parte de red que no falla. Esto se debe  a que el área dañada refleja las señales hacia la dirección del origen, creando ruido en ambas direcciones


Anillo

En un a topología de anillo cada dispositivo tienen una línea de conexión dedicada y punto a punto solamente con los dos dispositivos que están a sus lados. La señal pasa a lo largo del anillo en una dirección, o de dispositivo a dispositivo, hasta alcanza su destino. Cada dispositivo del anillo incorpora un repetidor. Cuando un  anillo recibe una señal para otro dispositivo, su repetidor regenera los bits y los retransmite al anillo.

Un  anillo es relativamente fácil de instalar y reconfigurar. Cada dispositivo esta enlazado solamente a sus vecinos inmediatos (bien físicos o lógicos). Para añadir o quitar dispositivos, solamente hay que mover  dos conexiones. Las únicas restricciones están relacionadas con aspectos del medio físico y el tráfico (Máxima longitud del anillo y número de dispositivos). Además, los fallos se pueden aislar de forma sencilla. Generalmente, en un anillo hay una señal en circulación continuamente. Si un dispositivo no recibe una señal en un periodo de tiempo especificado, puede emitir una alarma. La alarma alerta al operador de red de la existencia del problema y de su localización.

Sin embargo, el tráfico unidireccional puede ser una desventaja. En anillos sencillos, una rotura del anillo (como por ejemplo una estación inactiva) puede inhabilitar toda la red. Esta debilidad se puede resolver usando un anillo dual o un conmutador capaz de puentear la ruptura.


·         Red Jerárquica

Inicialmente se diseñó una red jerárquica, es decir centrales de conmutación automática conectadas entre sí de modo que cada una de ellas dependa de otra cuyo orden jerárquico sea superior, permaneciendo unidas entre sí las de la máxima categoría, como se muestra en la figura.


El punto donde se reúnen las líneas de abonado de todos los aparatos telefónicos de un determinado área se conoce como  central local. Unir todas las centrales locales entre sí resulta complicado, por lo que se utiliza un nivel superior de conmutación denominado central primaria, que al estar conectada con un cierto número de centrales locales permite la interconexión de equipos telefónicos pertenecientes a éstas. Se denomina  área primaria a la superficie de dominio de una central primaria.

·         Red complementaria

En ocasiones se crean encaminamientos directos que no están contemplados en la estructura de red básica. Estos enlaces directos se suelen hacer entre nodos que intercambien volúmenes elevados de tráfico. El conjunto de estas rutas directas forma la red complementaria. Esto se hace porque así, para gran número de comunicaciones, se precisa utilizar menos enlaces intermedios y menor número de equipos de conmutación. De esta forma los nodos de mayor jerarquía tienen que cursar menos tráfico, se reducen costes al utilizar menos recursos y aumenta la fiabilidad de la red, ya que se crea una malla parcial que proporciona redundancia de caminos, muy útil en caso de congestión o fallos en la red. Ambas redes, complementaria y jerárquica, coexisten superpuestas y facilitan alternativas de encaminamiento.

·         Red de Acceso

Todo teléfono debe estar conectado con una central telefónica, para poder establecer conexiones con otros equipos telefónicos, esta conexión del terminal con la central es conocida como bucle de abonado.
De la central salen, a través de la galería de cables, varias líneas agrupadas en mazos de cables, de entre 100 y 2400 pares según la densidad de población y la distribución espacial. Estos mazos se distribuyen a nivel de subsuelo, y siguen por las canalizaciones que finalizan su recorrido en unas cámaras subterráneas llamadas cámaras de registro, protegidas contra la humedad y el agua. Estascámaras están comunicadas con otras idénticas por canalizaciones, distando no más de unos 150munas de otras para que no resulte demasiado difícil introducir los cables.

En las cámaras de registro los cables se pueden bifurcar en otros de menor capacidad. Estos mazos, con el número de pares apropiado según la distribución de la población, finalizan en las cajas terminales o regletas. Estos compartimentos se instalan en las fachadas de los edificios o en su interior. La continuidad entre la caja terminal y la entrada al domicilio del usuario se realiza con un cable de 2 hilos de cobre de ½ mm de espesor, que transporta la señal telefónica. Cada uno de los empalmes entre mazos de cables debe realizarse con precisión, de manera que debe conocerse perfectamente dónde se conecta en la central cada par de abonado. Esta identificación se hace gracias a la coloración y numeración de los pares. Además deberán protegerse de la humedad y otros agentes externos que puedan dañarlos.
Para simplificar la instalación del teléfono principal y la de los supletorios se instala entre el término de la línea de abonado y el teléfono principal un punto de terminación de red.

·         Red Rural

La red rural, mostrada en la figura, se organiza sobre áreas unicelulares denominadas sectores.
Una provincia estaría dividida en sectores, cuya cabecera de interconexión telefónica se situaría en la central del sector y que coincidirá con la ciudad más importante de la comarca. La central del sector atendería las centrales de las poblaciones más pequeñas de esa comarca, denominadas  centrales terminales. A ambos tipos de centrales (de sector y terminales) se conectan los abonados. Si la central de sector tuviera mucho tráfico con sus centrales terminales se le asignará la función única de tránsito denominándose entonces  central de tránsito sectorial, no permitiéndose que hubiera abonados directamente conectados a la misma. Aquí también se aplica el concepto de red complementaria, pudiendo unir dos centrales terminales siempre que el tráfico entre ellas así lo aconseje.


·         Red Urbana

En poblaciones no muy grandes (menos de 15 centrales locales), todas las centrales de una misma ciudad se conectan entre sí en malla. En áreas mayores se utiliza la  estructura de red urbana multicentral simple, las centrales locales se unen a una central támdem (central primaria), que sólo sirve para conmutar tráfico, es decir que no recibe directamente líneas de abonado, mostradas en la figura  como U.


·         Red Provincial

Las centrales del sector, cabeceras de cada comarca, que configuraban una provincia geográfica, se rigen por la central automática interurbana. Esta central está en la capital de provincia y a ella se incorporan las centrales urbanas instaladas en dicha provincia.  La mayor parte del tráfico entre provincias se cursa por rutas directas de la red complementaria, encaminando el restante a través de enlaces jerárquicos con sus respectivas centrales terciarias y éstas últimas interconectadas entre sí.


Red Internacional

Una red internacional está configurada por una parte nacional y otra de conexión internacional con el resto de los países. Cada país cuenta con  centrales internacionales que son centros de conmutación que disponen de enlaces con otras centrales extranjeras. La red jerárquica es el último camino elegido en una conexión, ya que es mejor utilizar rutas directas en la red complementaria. Todas las centrales secundarias y terciarias están conectadas a una central internacional. Se llama  sección nacional-internacional al enlace entre dos centros internacionales del mismo país. Hay acuerdos internacionales para ajustar el volumen y la ratificación.