CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DEL CAUCA REDES DE DATOS SEPTIMO SEMESTRE 2011 CONCEPTOS EN REDES DE DATOS Ing. María Elena Vásquez M

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DEL CAUCA

REDES DE DATOS

SEPTIMO SEMESTRE

2011

CONCEPTOS EN REDES DE DATOS

Ing. María Elena Vásquez M.

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INTRODUCCION A LAS REDES TELEMATICAS La era de la Información Tipos de redes Ventajas de las redes Entornos de Red Componentes de una red telemática Servicios de las redes Aplicaciones de las redes Topologías de redes

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOS LA ERA DE LA INFORMACION

Los últimos tres siglos se han caracterizado por una tecnología en particular.

Siglo XVIII fue la época de los grandes sistemas mecánicos acompañados de la revolución industrial.

Siglo XIX fue la época de la maquina a vapor.

Siglo XX la clave de la tecnología ha sido la recolección, procesamiento y almacenamiento de la INFORMACION.

Otros desarrollos como: La TV, la radio, la telefonía, el crecimiento de la industria del computador y el lanzamiento de satélites de comunicaciones.

Uno de los mas significativos lo constituye la electrónica, las telecomunicaciones y la informática.

Se avanza vertiginosamente hacia un nuevo tipo de cultura: LA CULTURA DE LA INFORMACION y en consecuencia hacia un nuevo tipo de sociedad: LA SOCIEDAD INFORMATIZADA.

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOSLA ERA DE LA INFORMACION...LA SOCIEDAD INFORMATIZADA, esta redefiniendo: Nuestros hábitosForma de aprenderLas costumbresEl trabajoEstilos de recreación

Permitiendo:La tele educaciónLa telemedicina

Lo que realmente esta posibilitando dichas transformaciones es el rápido desarrollo de las redes telemáticas y sus respectivos servicios telemáticos.

Aunque la industria del computador es relativamente joven, los computadores han realizado progresos espectaculares en corto tiempo.

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOS LA ERA DE LA INFORMACION... Los países en los últimos años han evolucionado hacia las sociedades

de información con el objetivo de estimular su crecimiento económico.

La generación de la información ha proporcionado la base necesaria para incrementar la eficiencia y productividad de la sociedad.

El uso de la información ha reducido los costos de los bienes de producción de la sociedad y ha incrementado la calidad de los productos . El computador ha jugado un papel importante en esta Revolución de la Información.

Beneficios en la exploración espacial. Sistema de reservación de transporte (Aerolíneas) Procesos automatizados y robots:industrias < costos > calidad. Automatización de oficinas. Explotación petrolífera, conservación de la energía, medidas de

defensa, investigación y desarrollo de las ciencias, telecomunicaciones...etc. Dependen de la eficiencia de los Comput.

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LA ERA DE LA INFORMACION... El computador es el fundamento de las sociedades de la

información.

La sociedad de la información también esta basada en datos, recurso primario que constituye la información. La esencia de la automatización y de la sociedad de la información es el procesamiento, manipulación y creación de datos para crear algo inteligible “información”.

Esta capacidad poderosa es fortalecida por el uso de los sistemas de comunicaciones de datos, quienes proporcionan el transporte de los datos y de la información entre los computadores localizados en lugares distantes.

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LA ERA DE LA INFORMACION... Los Sistemas de comunicación de datos son una parte vital en

la sociedad de la información porque proporcionan la infraestructura que permite a los computadores comunicarse unos a otros.

Debido al gran impacto de los computadores y las redes telemáticas en la sociedad, durante la década pasada a esta época se le ha denominado: La era de la Información, donde la productividad y el rendimiento de las organizaciones y los individuos ha aumentado significativamente con el uso diario de estas herramientas .

Una Red telemática es la conexión de un conjunto de computadores a través de uno o mas medios de transmisión.

Las Redes Telemáticas cumplen con un objetivo determinado: “Transferencia e intercambio de datos entre computadores y terminales.”

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TIPOS DE REDES

1. Segmento de Red o subred.

2. Red de Área Local (LAN)

3. Red de Campus

4. Red de Área Metropolitana (MAN)

5. Red de Área Amplia (WAN)

6. Red de empresa o Corporativa

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TIPOS DE REDES

1. Segmento de Red o subred: Se define mediante el HW o una dirección de Red especifica. Ej: En el entorno Netware de Novell, en un segmento de red se incluyen todas las estaciones de trabajo conectadas una tarjeta de red(NIC).En un entorno Ethernet, todos los computadores conectados a un segmento reciben las mismas difusiones de información.

2. Red de Área Local (LAN): Es un segmento de red que tiene conectadas estaciones de trabajo y servidores, o un conjunto de segmentos de red interconectados, generalmente dentro de la misma zona, Ej: Un edificio.

3. Red de Campus : Se extiende a otros edificios dentro de un campus universitario o parque industrial. Las diversas LAN de cada edificio se interconectan entre sí. La institución es propietaria de los terrenos y libre de tender el cableado que se requiera.

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOS TIPOS DE REDES...

4. Red de Área Metropolitana (MAN) : Es una red que se extiende por una ciudad , interconectada mediante diversas instalaciones publicas y privadas (Sistema de telefonía publica, microondas, otras). La institución no es la propietaria de las instalaciones de comunicaciones para la interconexión , que se extienden por el espacio público y están sujetas a restricciones.

5. Red de Área Amplia (WAN) y Redes Globales: Se extienden sobrepasando las fronteras de ciudades y países. Los enlaces se realizan con enlaces de telecomunicaciones públicas y privadas a través de enlaces por microondas, Submarina o satélites.

6. Red de empresa o Corporativa: Interconecta todos los sistemas de computadores dentro de una organización, independiente de los sistemas operativos, protocolos de comunicación, indiferente de las aplicaciones o emplazamiento geográfico. Por lo tanto puede ser LAN, MAN o WAN.

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VENTAJAS DE LAS REDESLas redes proporcionan ventajas tanto a nivel empresarial como

personal:

1. Compartición de Programas y Archivos: Los computadores de una empresa están dispersos por todo el mundo y necesitan intercambiar archivos y compartir aplicaciones. Los programas y los archivos de datos se guardan en un servidor de archivos al que pueden acceder los usuarios.

2. Compartición de recursos de Red.

3. Tolerancia ante fallos: Facilitan la función critica de tolerancia ante fallas. En caso de que un computador falle, otro puede asumir sus funciones y su carga.

4. Entorno de trabajo Flexible: Permiten disponer de un entorno de trabajo muy flexible. Los empleados pueden disponer de una terminal en casa y acceder a la empresa.

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VENTAJAS DE LAS REDES5. Compartición de Bases de datos: Un sistema de gestión de

base de datos es una aplicación ideal para una red. Una función de la red denominada bloqueo de registros (Record locking), permite que varios usuarios puedan acceder a la ves a un archivo sin corromper los datos.

6. Expansión económica de infraestructura de PCs: A la red se le puede conectar estaciones de trabajo baratas sin disco duro.

7. Grupos de trabajo:

8. Gestión Centralizada: una red proporciona una forma de centralizar servidores y datos junto con sus recursos.

9. Mejora la estructura de Corporativa: Los usuarios que trabajan en un proyecto especifico ya no es necesario que se encuentren en un mismo lugar, la red liga a estos usuarios.

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ENTORNOS DE REDEl entorno de una red esta definido por: El sistema operativo, los

protocolos de comunicaciones y los servicios de red.

Existen dos tipos básicos de S.O. De red:• Sistema operativo de red par a par• Sistema operativo de red con servidor dedicado.

• Sistema Operativo de Red Par a par: Permiten que los usuarios compartan los recursos de sus computadores y accedan a los recursos compartidos de otros. El termino “Par a Par” indica que todos los sistemas tiene el mismo rango en la Red.

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ENTORNO DE RED...• Sistema operativo de red con servidor dedicado: En este

sistema operativo uno o mas Servidores realizan la tarea de almacenar y compartir los archivos y hacer que los recursos de la red estén disponibles para los usuarios. Cada Servidor puede tener su propio administrador que gestione la seguridad y la protección de los datos.

Ejemplos de Sistemas Operativos:• SNA de IBM, par a par, protocolos APPC-APPN• UNIX, par a par , protocolos TCP-IP• Netware de Novell, Servidor dedicado, protocolos SPX-IPX• Windows NT y 2000 Server, par a par, Protocolos Netbios-

NETbeui o TCP-IP

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICAUna red telemática esta conformada tanto por HW y SW.

HARDWARE:• Estaciones de trabajo • Tarjetas de Red (NIC)• Cables de conexión• Equipos de internetworking y Servidores SOFTWARE• Sistema operativo de red.• Protocolos de comunicación• Controladores de las tarjetas de Interfaz de red.

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA ESTACIONES DE TRABAJO O CLIENTES

Se conectan a la red mediante una tarjeta de red y un sw cliente que admita el tipo especifico de tarjeta y las rutinas que se utilizaran para acceder a la red.

Un protocolo especifico permite que los clientes se comuniquen con los servidores, como el protocolo TCP-IP o IPX.

Un cliente puede manejar varios protocolos, por ejemplo es posible que un usuario necesite IPX para comunicarse con un servidor NETWARE y TCP-IP para comunicarse con un servidor UNIX.

Existen dos normas para permitir que un usuario cargue una pila de protocolos.

1. NDIS: Network Driver Interfece Specification de Microsoft.

2. ODI: Open Data Link Interface de Novell.

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA TARJETAS DE INTERFAZ DE RED (NIC)

(NIC: Network Interface Card): Son adaptadores instalados en un computador que proporcionan el punto de conexión a la red.

Cada NIC se diseña para un tipo especifico de red(Ethernet, Red en Anillo, o red FDDI). Las NIC funcionan a nivel Físico de acuerdo con los protocolos de la torre OSI y proporciona un punto de conexión para un tipo de cable especifico.

Las NIC de una red inalámbrica poseen una antena para la CX.

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOS COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA TARJETAS DE INTERFAZ DE RED (NIC)...

Las NIC tienen definidas:

1. Especificaciones mecánicas : parámetros de conexión física al cable.

2. Especificaciones Eléctricas:Definen métodos de TX de los flujos de bits y las señales de control que proporcionan la temporización de las transferencias de datos por la red.

3. Métodos de acceso al medio de transmisión: Para los métodos de acceso al cable se tienen en cuenta las normas IEEE 802.x u otras. Tales como, IEEE 802.3 CDMA\CD, IEEE 802.5 Token Ring y ANSI X3T9.5 FDDI.

Las NIC manejan funciones de comunicación de red. Utiliza un acuerdo mutuo entre dos estaciones, en el que se fijan parámetros de comunicación , tales como la velocidad de TX, tamaño del paquete, parámetros de fin de temporización y tamaño del buffer.

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA CABLES DE CONEXIÓN

Para el diseño del cableado estructurado de un edificio existe la Norma EIA-TIA –568 : Asociación de Industrias de Electrónica-Asociación de Industrias de Telecomunicaciones.

1. Cable de Cobre:• Tecnología Barata• Fácil de instalar• Presenta resistencia al flujo de electrones – reduce la TX.• Radia señales que pueden detectarse y le afecta la radiación

externa -> Distorsión de señales • Distancias cortas• TX mediante un voltaje.• Conector BNC

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOS COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA CABLES DE CONEXIÓN

2. Par trenzado • Costa de conductores de núcleo de cobre rodeado por aislante.• Se trenzan dos conductores para formar un par.• Existen dos tipos: UTP(Par trenzado No-apantallado) y STP (Par

Trenzado Apantallado).• Utilizado en Redes: Ethernet , Anillo y otras tecnologías.• La Norma EIA-TIA –568 define el sistema de cableado estructurado

para edificios UTP.

La Norma EIA-TIA –568 define las siguientes categorías de UTP:

1. Categoría 1: • El cable telefónico no apantallado.• Tx voz pero no datos. • Cable de baja velocidad.

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Par trenzado... Categoría 2: • Par trenzado no apantallado certificado para la TX de hasta

1MB.

3. Categoría 3:• Velocidades de Tx hasta 10 MB• Redes Ethernet de 10Mb y Anillo de 4Mb.

4. Categoría 4: • Velocidades de Tx de hasta 16 Mb• Utilizado en redes en Anillo con paso de testigo. • El cable tiene 4 pares (Hilos)

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Par trenzado...

5. Categoría 5:• Par trenzado de 4 hilos de 100 Ohms• Velocidades de hasta 100 Mb en Fast Ethernet• Velocidades de hasta 155 Mb en ATM para distancia de 100m.

6. Categoría 6:• Velocidades de Tx de hasta 1000 Mb en LANs• Velocidades de Tx de hasta 622 Mb en ATM.

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3. Fibra Óptica• Opción para implementar un Backbone• Tx señales de luz a través de F.O.• No se producen emisiones fuera del cable y no se ven

afectadas por la radiación externa.• Las señales de luz son el resultado de la conversión de los

pulsos eléctricos “1s” y ”0s” en pulsos de luz.• El envió de las señales de luz las hace un diodo de LED o

emisor de luz, estas son recibidas por un foto detector y vuelven a convertirse en pulsos eléctricos.

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING

1. HUBS

2. SWITCHES

3. ROUTERS

4. RAS – SISTEMA DE ACCESO REMOTO

5. SERVIDORES

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOS COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING1. HUBS : Operan en el nivel 1 OSI “Nivel Físico”, también conocido

como Concentrador. Permite conectividad entre las estaciones cliente y el servidor de la red.

• Normalmente utilizado en redes LAN con tecnología Ethernet compartida a 10MB.

• Conexión física en estrella y lógica en Bus.• Hubs de: 8, 12, 16, 24 y 32 puertos con conector RJ45 y UTP.• La capacidad de apilar (Stack) permite conectar hasta 4 Hubs.

Los hay de diversas clases:

1. Hubs Multisegmento

2. Switching Hubs

3. Hubs Dual Speed

4. Hubs Gestiónables.

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOS COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING

1. SWITCHES: Operan en nivel 2 de la OSI “Nivel de enlace de Datos”, también conocidos como conmutadores, extienden las capacidades de la red reenviando el trafico entre diferentes LANs y segmentos con un alto Throughput.

El nivel 2, conocido también como Nivel MAC, Hace referencia a la capa en que el protocolo de CX contiene la dirección física de la estación Cliente o Servidor. Dirección que es inspeccionada por el Switch o NIC del PC.

“En la actualidad la demanda de ancho de banda en las redes sigue aumentando y es especial por la implementación de aplicaciones complejas y dependiente del tiempo tales como el transporte de voz y video en tiempo real, incrementando el trafico y generando congestión en la red. La tecnología de conmutación ha demostrado ser la mas flexible y rentable para adicionar y gestionar ancho de banda en todos los niveles de la red. “

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING SWITCHES...• Disponibles en: 4, 6,12 y 24 puertos.• Se pueden apilar hasta 4 unidades de altura con velocidades

de 10-100Mb y capacidad “Autosensing”.• Con SW configurable.• Posibilita enlace de alta velocidad (1 Gigabit de 1000BASE-T

en cobre UTP-5).• Algunos poseen un modulo matriz con los puertos de apilación

y un slot para puertos Gigabit Ethernet en F.O o UTP.• Existen Switches no apilables y y no Gestiónables, apilables y

Gestiónables con tecnología Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y ATM.

• Permiten gestión a través de Telnet y Web.

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING SWITCHES...• Multilayer Switching (Conmutación Multinivel).

Es la combinación de la conmutación tradicional de nivel 2 con el enrutamiento de protocolos a Nivel 3 dentro de un mismo equipo, usualmente a través de una implementación con el veloz HW.

“ Es el hardware el que ha permitido el reciento desarrollo y éxito de los switches multinivel, específicamente ya que los nuevos ASICs (Aplication – Specific Integrate Circuits) de alta densidad permiten conmutación en tiempo real y reenvió con un desempeño “wirespeed” (a lavelocidad del cable), y un costo menor que el de los routers tradicionales basados en SW y construidos con CPUs de propósito general ”.

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING ROUTERS : Operan en el nivel 3 de la red, realizan cálculos

de la ruta que deben seguir los datos basados en las direcciones de nivel 3, y proporcionan soporte multiprotocolo y acceso WAN; pero generalmente con una latencia mas alta y unos requerimientos de administración y gestión mucho mas complejos que los Switches.

El nivel 3 hace referencia a la capa del protocolo de comunicaciones que contiene la dirección lógica (IP, IPX) de una estación cliente o servidor, que es inspeccionada por el Router que reenvía el trafico a través de la red. La dirección de nivel 3 de un equipo es configurada por SW, definida por el administrador de la red.

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING Router...• Determinan la dirección correcta de la red a la cual deben

retransmitir los paquetes de datos.• Su función principal es el Routing de paquetes. • Los routers son conocidos previamente por los nodos o

estaciones de trabajo, guarda un registro de nodos y del estado corriente de la red .

• Retransmite un mensaje directamente a una LAN local o remota, sobre la ruta con menor cantidad de trafico y costo.

• Un Router puede desarrollar funciones de enrutamiento de la Intranet (Manejo de trafico entre subredes logicas Ip internas de una institucion) y funciones de enrutamiento de Frontera (Manejo de trafico WAN el borde de la red)

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING Router...• Un Router exclusivo de frontera permite la disminución de

la carga y de las exigencias de procesamiento de la red interna.

• Esta liberación del Router hace posible la explotación de otras características y capacidades que pueden mejorar el funcionamiento de la red, tales como:

- La configuración y utilización de las capacidades de gestión, filtrado, seguridad y Firewall disponibles en los Routers.

• Los Routers permiten la conectividad de varias LANs en sus respectivas interfaces de red, además de la conectividad a la WAN.

• También tienen capacidad de enrutamiento multiprotocolo.

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING RAS (SISTEMA DE ACCESO REMOTO) Remote Access System, son equipos que proporcionan

servicios de acceso remoto multiprotocolo hacia la red LAN y enrutamiento hacia la red WAN.

• Sus opciones permiten utilizar tarjetas RDSI BRI, asi como

RDSI PRI (E1) con módems digitales integrados.• Permite el trabajo con V.90 (módems) para velocidades

analógicas de hasta 54 Kbps.

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COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA EQUIPOS DE INTERNETWORKING SERVIDORES : Maquinas informáticas que hacen el papel

de servidores en un ambiente de red, proporcionan uno varios de los siguientes servicios, acorde con el sw configurado:

• Servidor de Archivos• Servidor de Correo Electrónico• Servidor de servicios de Directorio• Servidor de copia de seguridad y almacenamiento• Servidor de base de datos• Servidor de impresión

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOS COMPONENTES DE UNA RED TELEMATICA SOFWARE1. SISTEMAS OPERATIVOS DE RED

Se pueden utilizar cualquiera de los S.O de red:• Par a Par• Servidor Dedicado

2. PROTOCOLOS

Los protocolos de comunicaciones son las reglas y procedimientos que se utilizan en una red para establecer la Cx entre dos nodos a través del sistema de cableado. Los protocolos gobiernan los niveles de comunicaciones:

• Los protocolos de alto nivel definen la forma en que se comunican las aplicaciones.

• Los de bajo nivel definen la forma en que se transmiten las señales por el cable.

• Existen protocolos entre estos niveles que establecen y mantienen sesiones de comunicación entre nodos y supervisan la existencia de errores en el trafico.

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SERVICIOS DE LAS REDES1. Correo electrónico

2. Trasferencia de archivos (FTP)

3. Login Remoto (telnet)

4. Web (WWW)

5. Comunicación Multimedial Interactiva

6. Sistema de conferencia por computador

7. Otros servicios...• Servicios de bases de datos• Servicios de comunicaciones• Servicios de almacenamiento• Servicios de Impresión

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APLICACIONES DE LAS REDES

• Acceso a programas remotos• Acceso a bases de datos remotas• Facilidad de comunicación de valor agregado

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TOPOLOGIAS DE REDES

Topología de una red es la configuración formada por sus nodos y sus respectivas interconexiones.

Objetivos del Diseño:

1. Proporcionar la máxima fiabilidad a la hora de establecer el trafico.

2. Enrutar el trafico utilizando las rutas de costo mínimo entre el origen y el destino.

3. Proporcionar al usuario el rendimiento óptimo y el tiempo de respuesta mínimo.

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TOPOLOGIAS DE REDES...

1. La topología de bus utiliza un único segmento backbone (longitud del cable) al que todos los hosts se conectan de forma directa.

2. La topología de anillo conecta un host con el siguiente y al último host con el primero. Esto crea un anillo físico de cable.

3. La topología en estrella conecta todos los cables con un punto central de concentración. Por lo general, este punto es un hub o un switch, que se describirán más adelante en este capítulo.

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CONCEPTOS EN REDES DE DATOS TOPOLOGIAS DE REDES...

4. La topología en estrella extendida se desarrolla a partir de la topología en estrella. Esta topología enlaza estrellas individuales enlazando los hubs/switches. Esto, como se describe más adelante en este capítulo, permite extender la longitud y el tamaño de la red.

5. La topología jerárquica se desarrolla de forma similar a la topología en estrella extendida pero, en lugar de enlazar los hubs/switches, el sistema se enlaza con un computador que controla el tráfico de la topología.

6. La topología en malla se utiliza cuando no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones, por ejemplo, en los sistemas de control de una central nuclear. De modo que, como puede observar en el gráfico, cada host tiene sus propias conexiones con los demás hosts. Esto también se refleja en el diseño de laInternet, que tiene múltiples rutas hacia cualquier ubicación.

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TOPOLOGIAS DE REDES...

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