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Arquitectura de red e interconexión
Topologías
Una topología caracteriza la forma en que se organizan los distintos equipos de una red para interactuar entre ellos.
1. Principios
Se distingue entre la topología física, en relación con el plano de la red, y la topología lógica, que identifica la forma en que la información circula por el nivel más bajo.
La interconexión entre nodos de la red se realiza en forma de conexión punto a punto, es decir, uno a uno, o en vínculos multipuntos, n nodos con n nodos.
2. Topologías estándar
a. El bus
La topología en bus (soporte lineal) se basa en un cableado en el que se conectan los nodos (puestos de trabajo, equipos de interconexión, periféricos). Se trata de un soporte multipuntos. El cable es el único elemento físico que constituye la red y solo los nodos generan señales.
La cantidad de cables utilizados es mínima y no se requiere un punto central. El inconveniente principal recae en el hecho de que un corte del cable en solo un punto impide que cualquier equipo pueda intercambiar información a través de la red.
Topología en bus punto a punto
b. La estrella
La topología en estrella descansa, por su parte, en componentes activos. El componente activo restablece y regenera las señales. Integra una función de repetidor.
Estos puntos centrales se llaman hubs. Es posible crear una estructura jerárquica creando un número limitado...
Elección de la topología de red adaptada
No hace tanto tiempo, se planteaba la cuestión de elegir entre las topologías en bus, en estrella o en anillo.
En ocasiones todavía encontramos esta última, pero son raros los diseños de red modernos que utilizan este tipo de red. Podemos encontrar el bus en las redes industriales.
Las redes locales de oficina ya están estandarizadas, tanto en los protocolos utilizados como en las topologías. Lo normal es la red en estrella, con una conexión directa de las estaciones de trabajo y los servidores a los hubs. Estos hubs están conectados entre sí, a menudo por buses de fibra óptica. Esta topología permite organizar una red productiva a un precio razonable.
Gestión de la comunicación
La circulación de la información a través de la red, el tipo de transmisión y el compartir los medios son aspectos importantes de la arquitectura.
1. Dirección del flujo de información
Hay muchas direcciones o sentidos posibles para la gran cantidad de datos que circulan en una red, que dependen, sobre todo, del soporte de transmisión y de las tecnologías utilizadas.
a. El modo simplex
Este modo solo utiliza un único sentido de transferencia de información. Generalmente hay un único emisor, al que corresponden n receptores, que además son poco costosos.
La emisión de programas de radio es un ejemplo de utilización de comunicaciones en modo simplex.
La fibra óptica normalmente se utiliza en modo simplex. Por ello, para posibilitar una comunicación bidireccional, se deben utilizar al menos dos fibras.
b. El modo half-duplex
Cada interfaz es, a la vez, emisora y receptora. Se alternan los dos sentidos de comunicación.
Las radios de aficionados (CB - Citizen Band) se basan en este modo.
El cable coaxial es un buen ejemplo de soporte half-duplex.
c. El modo full-duplex
En este modo, los dos extremos pueden transmitir simultáneamente. Es la solución más costosa, pero también la más eficaz.
Las comunicaciones telefónicas son de tipo full-duplex.
El soporte en cable de par trenzado es un medio de comunicación de transmisión full-duplex. Una tarjeta de red conectada al equipo adecuado puede utilizar simultáneamente un par de hilos para la emisión y otro par para la recepción. Del mismo modo, cuando está contectado a fibra en su hogar, se utiliza una sola fibra monomodo para transmitir y recibir simultáneamente (con longitudes de onda diferentes).
2. Tipos de transmisión
Los datos transmitidos deben ser sincronizados por el receptor para leerlos. Para ello se pueden utilizar varios tipos de transmisión. Los principales son las siguientes:
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Síncrona, utiliza un reloj para transmitir flujos continuos.
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Asíncrona, permite administrar un intercambio no previsto u ocasional, comenzando por un bit de inicio (start) y terminando por un bit de parada.
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Isócrona, en el que se fija la periodicidad, pero independientemente de ningún reloj, para dar una señal continua.
En las redes...
Interconexión de redes
Cada topología tiene sus límites en términos de longitud máxima del segmento, número de equipos por segmento, etc. Una de las necesidades actuales es la de aumentar el número posible de equipos de red o interconectar redes del mismo tipo (topología, modo de acceso) o de tipos diferentes.
1. Principios
Existe hardware que permite interconectar las redes. También permite segmentar las redes de gran tamaño en sectores más manejables.
En una red Ethernet, por ejemplo, el dominio de colisión se refiere a la extensión máxima que alcanza la trama en una red física.
En Ethernet, el hecho de dividir una red en dos dominios de colisión por medio de un puente permite desatascar la red.
Usaremos la expresión dominio de difusión para identificar el alcance de una red sobre la cual una trama física, cuya dirección MAC de destino es una dirección de difusión (es decir, FF.FF.FF.FF.FF.FF), puede extenderse. Puede ser interesante reducir los dominios de difusión a través de routers, debido a que algunos servicios trabajan solamente por medio de difusiones.
Por ejemplo, un ordenador que arranca, emite una trama de difusión para encontrar un servidor que pueda proporcionarle los parámetros TCP/IP (servidor DHCP o Dynamic Host Configuration Protocol).
2. Componentes de interconexión y modelo OSI
En primer lugar, es muy importante comprender la relación que existe entre el modelo OSI, TCP/IP y los componentes de interconexión de red.
Según el nivel de funcionamiento de cada componente, podemos distinguir entre los que se basan en la dirección MAC y los que utilizan la dirección IP para filtrar los accesos.
El término inglés layer se utiliza a menudo para designar el nivel de funcionamiento de un equipo. Por ejemplo, se hablará de switch L2 o L3, o incluso de switch multilayer (conmutador con funcionalidades de router capaz de tratar los nivele 2 y 3).
Los conmutadores más avanzados son capaces de manejar los datos en la capa Red, a pesar de no ser esta su función original. Del mismo modo, los cortafuegos avanzados, comúnmente llamados cortafuegos de aplicación, pueden bloquear algunos tipos de solicitudes analizando directamente los contenidos de aplicaciones de mensajes (nivel...
