Fundamentos de Redes Informáticas: Topologías, Clasificación y Medios de Transmisión

Conceptos Fundamentales de Redes

Dispositivos de Red

Para entender las topologías, es crucial conocer los tipos de dispositivos que componen una red:

Dispositivos de Usuario Final

Dispositivos con los que interactúa directamente el usuario, también conocidos como hosts. Incluyen:

Computadores (de escritorio y portátiles)
Impresoras de red
Tabletas
Otros dispositivos terminales

Dispositivos Intermedios

Dispositivos esenciales que interconectan los hosts y gestionan el flujo de datos. Ejemplos comunes son:

Routers
Switches
Puntos de Acceso (Access Points)

Clasificación de Redes según su Alcance Geográfico

WAN (Wide Area Network) – Red de Área Extensa

Las redes WAN cubren una extensa área geográfica, pudiendo abarcar el tamaño de un país o continente. El cableado y el equipamiento están distribuidos por canalizaciones que unen diferentes poblaciones. La instalación y mantenimiento de estas redes suelen estar a cargo de las compañías de telecomunicaciones (como Movistar, Orange, etc.).

MAN (Metropolitan Area Network) – Red de Área Metropolitana

Las redes MAN están formadas por un conjunto de redes LAN que interconectan equipos dentro del entorno de un municipio o una ciudad.

LAN (Local Area Network) – Red de Área Local

Las redes LAN interconectan varios dispositivos dentro de un edificio o vivienda. El alcance de este tipo de redes está limitado por la longitud máxima de los cables o por el alcance de las antenas inalámbricas.

Dentro de este tipo de redes se encuentran las WLAN (Wireless Local Area Network), que son las que comúnmente conocemos como redes Wi-Fi.

PAN (Personal Area Network) – Red de Área Personal

La red PAN está conformada por dispositivos utilizados cerca de la persona, ya que tiene un rango de alcance de unos pocos metros.

La WPAN (Wireless Personal Area Network) o red inalámbrica de área personal, es una red PAN que utiliza tecnologías inalámbricas como medio de conexión. Tecnologías típicas incluyen Bluetooth y NFC.

Clasificación de Redes según su Carácter (Acceso)

Red Pública

Es el tipo de red que proporciona un servicio de conexión o telecomunicaciones a nuestro equipo a cambio del pago de una cuota de servicio. Cuando nos conectamos a Internet a través de un router, nos estamos conectando claramente a una red pública.

Red Mixta

Es un tipo de red en la que todas las instancias conectadas pueden comunicarse entre sí y acceder al resto de Internet a través de un enrutador.

Red Privada

En una red privada, todas las instancias conectadas pueden comunicarse entre sí, pero no con Internet.

El concepto de VPN (Virtual Private Network o Red Privada Virtual) describe la oportunidad de establecer una conexión protegida al utilizar redes públicas. Las VPN cifran el tráfico de Internet y disfrazan la identidad en línea. Esto dificulta a terceros el seguimiento de sus actividades en línea y el robo de datos.

Topologías de Red Cableadas

Topología de Bus

Se caracteriza por la existencia de un canal base llamado troncal o bus, al cual se conectan todos los demás equipos que desean comunicarse.

Medio de Transmisión Típico: El cable coaxial.
Ventajas: Es simple de implantar.
Inconvenientes: Permite conectar pocos equipos y el bus no puede ser muy largo. El principal problema radica en la gestión del bus, ya que un tráfico intenso en el canal de comunicación provocaría retrasos en los envíos y pérdida de información.

Topología de Anillo

Todos los nodos están conectados a su anterior y a su siguiente, formando un circuito cerrado. Así, cuando un mensaje se dirige a un equipo de la red, pasa antes por todos los que los separan.

Configuración: Estas redes deben configurarse para determinar el sentido del flujo de las comunicaciones.
Principal Problema: Si uno de los equipos no está operativo, la comunicación podría no producirse.
Costo: Utilizan como medio de transmisión la fibra óptica, lo que encarece mucho su instalación y mantenimiento.

Topología de Estrella

Todos los equipos están conectados a un equipo central, que realiza las tareas de distribución, conmutación y control de flujo de todas las comunicaciones que viajan por la red.

Equipo Central: Puede ser un Hub (capa física), un Switch (capa de enlace) o un Router (capa de red).
Principal Problema: Si falla el equipo central, la red queda inutilizada.
Rendimiento: Se pueden formar cuellos de botella (atascos) en el equipo central cuando haya un tráfico intenso.

Topología de Malla

Todos los equipos están conectados con todos los equipos, por lo que es una red muy segura ante fallos debido a la redundancia, pero de instalación más compleja. Se utiliza en redes que requieren alta disponibilidad.

Topología de Árbol

Es una combinación de redes en estrella en la que cada switch se conecta a un servidor o a un switch principal.

El principal problema de este tipo de red es que si falla la raíz (el nodo más alto) o un nodo de distribución (nodo que da servicio a otros inferiores), todo lo que depende de él queda aislado.

Medios de Transmisión Guiados

Cable UTP (Unshielded Twisted Pair)

Compuesto por ocho cables de cobre, aislados y entrelazados por pares en el interior de una cubierta de PVC. Cada cable se identifica por un color. El uso del trenzado tiende a reducir las interferencias electromagnéticas entre los pares que hay dentro de una misma cubierta. El cable de pares trenzados es el medio más económico y utilizado.

En general, estos cables dan muy buenas prestaciones para redes de área local (LAN) y, en última instancia, para enlaces a media y larga distancia, siempre que existan repetidores de señal a unos 2 o 3 kilómetros. Estos cables no son totalmente inmunes al ruido como lo pueden ser los cables de fibra óptica, a pesar de que estén apantallados y blindados en las categorías más elevadas.

Ventajas del Cable UTP

Posibilidad de alimentar a equipos conectados mediante PoE (Power over Ethernet).
Facilidad de utilización e instalación.
Bajo coste de fabricación y adquisición.
Gran capacidad de transmisión de datos en redes de área local.
Rápida conectividad y es actualizable.
Buena latencia (retrasos bajos) en redes LAN.