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.
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.
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.