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Fundamentos de Redes y Topologías Marcos Omar Cruz Ortega Solution Provider

Fundamentos de redes y topologias

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Un breve trabajo sobre las redes de computadoras, ideal para conocer conceptos básicos sobre la materia.

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Page 1: Fundamentos de redes y topologias

Fundamentos de Redes y Topologías

Marcos Omar Cruz Ortega

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Page 2: Fundamentos de redes y topologias

∗ El finalizar este curso podrás:

∗ Comprender algunos de los conceptos fundamentalessobre los que se basan las redes.

∗ Mencionar las ventajas de una red.

∗ Describir una red de área local (LAN) y una red de áreaextensa (WAN).

∗ Señalar la diferencia principal entre una LAN y una WAN.

∗ Determinar el tipo de red adecuado para un sitioconcreto.

∗ Identificar las cuatro topologías estándar.

∗ Mencionar ventajas y desventajas de cada topología.

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Objetivos

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Page 3: Fundamentos de redes y topologias

1. Conceptos Básicos

∗ ¿Qué es una red?

∗ ¿Por qué usar una red?

∗ Compartir información o datos

∗ Compartir Hardware y Software

∗ Principales tipos de redes

∗ LAN

∗ WAN

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Tabla de ContenidoSolution Provider

Page 4: Fundamentos de redes y topologias

2. Configuración de redes

∗ Elementos comunes de una red∗ Servidor∗ Clientes∗ Medio∗ Datos Compartidos∗ Periféricos compartidos

∗ Categorías principales de una red∗ Redes Peer-to-Peer∗ Redes Basadas en Servidor

∗ Servidores especializados∗ Servidores de archivos e impresión∗ Servidores de aplicaciones∗ Servidores de correo

∗ Ventajas de Redes Basadas en Servidor∗ Tabla comparativa Redes basadas en Server vs Redes Peer to Peer.

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Tabla de Contenido

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3. Topologías de Redes

∗ Esquema para la conexión de redes∗ Topologías estándar

∗ Topología de Bus∗ Comunicación en el Bus∗ Envió de Señal∗ Rebote o Eco de la Señal∗ Terminal∗ Interrupción de la comunicación

∗ Topología de Estrella∗ Topología de Anillo

∗ Pase de Testigo (Token Ring)

∗ Topología de Malla

∗ Selección de una topología∗ Ventajas y desventajas de las topologías estándar

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Tabla de Contenido

Page 6: Fundamentos de redes y topologias

Conceptos Básicos

Page 7: Fundamentos de redes y topologias

∗ Una red es un sistema en el que se conectanentre si varios equipos independientes paracompartir datos y periféricos, tales como discoduro e impresora.

∗ La palabra clave es COMPARTIR.

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¿Qué es una Red?

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Page 8: Fundamentos de redes y topologias

∗ En su nivel mas elemental, una red consiste en dos equiposconectados entre si con un cable que le permite compartirdatos. Todas las redes, independientemente de su nivel desofisticación, surgen de este sistema tan simple.

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¿Qué es una Red?

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Page 9: Fundamentos de redes y topologias

∗ Otro punto importanteque debemos de conoceres que las redes surgencomo respuesta a lanecesidad de compartirdatos de forma rápida.

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¿Qué es una Red?

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Page 10: Fundamentos de redes y topologias

∗ Las redes aumentan la eficiencia yreducen los costos.

∗ Las tres razones principales son:

∗ Compartir información o datos.

∗ Compartir hardware o software.

∗ Centralizar la administración y elapoyo.

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¿Por qué usar una red?

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Page 11: Fundamentos de redes y topologias

∗ Al hacer que la información estédisponible para compartir, las redespueden reducir la necesidad decomunicación por escrito, aumentala eficiencia y hace que cualquiertipo de dato este disponiblesimultáneamente para cualquierusuario que lo necesite.

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Compartir información o datos

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∗ Antes de la aparición de las redes, los usuariosnecesitaban sus propias impresoras, el único modo enque los usuarios podían compartir una impresora erahacer turnos para sentarse en el equipo conectado alprinter.

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Compartir Hardware y Software

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Page 13: Fundamentos de redes y topologias

∗ Las redes pueden usarse para compartir y estandarizaraplicaciones, para asegurarse que todas las personas de lared utilizan las mismas aplicaciones y sus versiones.

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Compartir Hardware y Software

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Cliente0101010010101010101110101001010010011010

Server

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∗ Las redes se clasifican en grupos,dependiendo de su tamaño y función.

∗ Una red de área local (LAN) es el bloquebásico de cualquier red.

∗ Una LAN puede ser muy simple (dosequipos conectados con un cable) ocompleja (cientos de equipos conectadosdentro de una gran empresa).

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Principales tipos de redes: (LAN y WAN)

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Page 15: Fundamentos de redes y topologias

∗ La característica que distinguea una LAN es que estáconfinada a un área geográficalimitada.

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Principales tipos de redes: LAN y WAN

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Page 16: Fundamentos de redes y topologias

∗ Una red de área extensa (WAN), notiene limitaciones geográficas.

∗ WAN puede conectar equipos y otrosdispositivos situados en extremosopuestos del planeta.

∗ Una WAN consta de varias LANinterconectadas.

∗ Podemos ver Internet como la WANsuprema.

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Principales tipos de redes: LAN y WAN

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Configuración de Redes

Page 18: Fundamentos de redes y topologias

∗ La configuración de los equipos de la redy la forma en que comparten lainformación determina si la red es “peer-to-peer o basada en servidor.”

∗ En general todas las redes tienen ciertoscomponentes, funciones y característicascomunes, estos incluyen…

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Configuración de Redes

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Elementos comunes en una Red

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Server

Impresora(Periférico compartido)

Clientes

Medio

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Elementos comunes de una Red

∗ Servidores: Son aquellosequipos que ofrecen recursoscompartidos a los usuarios dela red. Generalmente lascaracterísticas de los serversson muy superiores a las delos clientes con respecto alHardware.

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Elementos comunes de una Red

∗ Clientes: Equipos que acceden alos recursos compartidos de lared ofrecidos por los servidores.

21(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Elementos comunes de una Red

∗ Medio: la forma en la que semantiene la conexión, estosmedios pueden ser Guiados yno Guiados. “En una red comúnes mas habitual encontrarmedios guiados”.

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Elementos comunes de una Red

∗ Datos compartidos: Archivos suministrados a losclientes por parte de los servidores a través de la red.

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Server Cliente

Page 24: Fundamentos de redes y topologias

Elementos comunes de una Red

∗ Impresoras y otros periféricoscompartidos (Recursos): Cualquierservicio o dispositivo, comoarchivos, impresoras u otroselementos, disponibles para su usopor los miembros de la red.

24(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 25: Fundamentos de redes y topologias

∗ Una red puede ser categorizada entre las siguientes:

∗ Redes Peer-to-peer.∗ Redes basadas en servidor.

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Categorías principales de una Red

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∗ Las diferencias de éstas están basadas en factores tales como:

∗ Tamaño de la Organización.∗ Nivel de seguridad requerido.∗ Tipo de negocio.∗ Nivel de apoyo administrativo disponible.∗ Cantidad de tráfico en la red.∗ Necesidades de los usuarios de la red.∗ Presupuesto de la red.

Page 26: Fundamentos de redes y topologias

Redes Peer-to-Peer

∗ No hay servidores dedicados.

∗ No existe jerarquías entre los equipos. Todosson iguales y por lo tanto son <<pares>> opeers.

∗ Cada equipo actúa como cliente y servidor yno hay un administrador responsable de la redcompleta.

∗ El usuario de cada equipo determina que datosvan a ser compartidos en la red.

“Ares es un buen ejemplo de un programa P2P,aunque hay muchos mas”.

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Redes Peer-to-Peer

∗ Tamaño

∗ Las redes peer-to-peer se llaman tambiéngrupos de trabajo o workstation.Generalmente abarca un máximo de diezequipos.

∗ Costo

∗ Son relativamente simples. Pueden ser maseconómicas que las redes basadas enservidor.

27(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 28: Fundamentos de redes y topologias

Redes Peer-to-Peer

∗ Implementación:∗ Ofrece las siguientes ventajas;

∗ Todos los equipos están en las mesas de losusuarios.

∗ Los usuarios actúan como sus propiosadministradores y planifican su propiaseguridad pero como cada usuario es eladministrador de sus equipos necesitantener ciertos conocimientos como usuario yadministradores.

28(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 29: Fundamentos de redes y topologias

Redes Peer-to-Peer

∗ ¿Cuándo se recomienda una P-2-P?

∗ Cuando hay un máximo de 10 usuarios.

∗ Cuando se desea compartir recursos pero sinservidores especializados.

∗ Cuando la seguridad no es una cuestiónfundamental.

∗ Cuando la organización y la red sólo van aexperimentar un crecimiento limitado en unfuturo cercano.

29(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 30: Fundamentos de redes y topologias

∗ Un servidor dedicado es aquelque funciona solo comoservidor y no se utiliza comocliente o estación.

∗ A medida que aumenta eltamaño de la red se necesitamas de un servidor. Estadivisión de tareas asegura quecada tarea será realizada deforma mas eficiente.

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Redes basadas en Servidor

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Page 31: Fundamentos de redes y topologias

∗ Existen diferentes tipos de servidores incluidos en muchas redes:

∗ Servidores de archivos e impresión:∗ Estos gestionan el acceso del usuario y el uso de recursos de archivos y el printer. Por

ejemplo al ejecutar una aplicación esta se ejecuta en el equipo del usuario pero elalmacenamiento de archivos y datos, incluso la impresión de estos lo lleva el server.

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Servidores especializados

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Server Cliente

Page 32: Fundamentos de redes y topologias

∗ Servidores de aplicaciones

∗ Constituyen el lado servidor de las aplicacionescliente/servidor, así como los datos disponiblespara el cliente. Por ejemplo los servidoresalmacenan grandes cantidades de datosorganizados para que resulte fácil surecuperación.

∗ La base de datos permanece en el servidor y solo se envían los resultados de la petición al equipo que realiza la misma.

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Servidores especializados

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∗ Servidores de Correo

∗ Funcionan como servidores de aplicaciones, enel sentido de que son aplicaciones servidor ycliente por separado, con datos descargadosde forma selectiva del servidor al cliente.

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Servidores especializados

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Page 34: Fundamentos de redes y topologias

∗ Compartir recursos. Ofrece acceso a muchosrecursos manteniendo el rendimiento y laseguridad.

∗ Seguridad. Es la razón primaria paraseleccionar un enfoque basado en servidor.

∗ Copia de Seguridad (Backup). Estas puedenser programadas varias veces al día o una veza la semana dependiendo de la importancia yel valor de los datos.

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Ventajas de las redes basadas en Servidor

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Page 35: Fundamentos de redes y topologias

∗ Redundancia. Los datos pueden serduplicados y mantenidos en línea. Si ocurrenun daño en el área primaria, se puede usaruna copia para restaurarlos.

∗ Número de usuarios. Una red basada enservidor puede apoyar miles de usuarios.

∗ Consideraciones sobre el hardware. Elhardware de los clientes puede estarlimitado, ya que no necesitan muchamemoria RAM y el almacenamiento en disconecesario para los servicios de un servidor.

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Ventajas de las redes basadas en Servidor

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Comparación de los tipos de redes

Consideración Red Peer-to-PeerRed basada en Servidor

Tamaño Bien para 10 clientes

o menos

Limitada solo por el hardware de red y servidor

Seguridad Establecida por el usuario de cada equipo

Seguridad a nivel de usuario y recursos amplia y consistente

Administración Usuarios individuales son responsables de su propia administración.

Localizada de forma central para el control de la red; requiere como mínimo un administrador.

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Page 37: Fundamentos de redes y topologias

Topologías de Redes

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Page 38: Fundamentos de redes y topologias

∗ El término topología se refiere a laorganización o distribución física de losequipos, cables y otros componentes de la red.

∗ Topología es el término estándar que utilizan lamayoría de los profesionales de las redescuando se refieren al diseño básico de la red.

∗ También puede conocerse como: esquemafísico, diseño, diagrama o mapa.

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Esquemas para la conexión de redes

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Page 39: Fundamentos de redes y topologias

∗ La selección de una topología tendrá impacto sobre:

∗ El tipo de equipo necesario.

∗ Capacidades del equipo.

∗ Crecimiento de la red.

∗ Formas de administrar la red.

“Es determinante la planificación de la red antes de hacercualquier tipo de inversión.”

39(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Esquemas para la conexión de redes

Page 40: Fundamentos de redes y topologias

∗ Todos los diseños de redes parten de cuatrotopologías básicas:

∗ Bus: Dispositivos conectados a un cable común.

∗ Estrella: Conexión de equipos a segmentos decables que arrancan de un punto único.

∗ Anillo: Conexión de equipos a un cable que formaun bucle.

∗ Malla: Conecta todos los equipos de la red entre sicon cables separados.

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Topologías Estándar

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Page 41: Fundamentos de redes y topologias

Topología de Bus

∗ También recibe el nombre de “bus lineal” porque los equiposconectan en línea recta.

∗ Es el método más simple y común. Consta de un único cablellamado segmento central que conecta todos los equipos de la reden una única línea.

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Page 42: Fundamentos de redes y topologias

∗ Para entender mejor esta topología se necesita conocer tres conceptos fundamentales:

1. Envió de señal.2. Rebote o eco de la señal.3. Terminal.

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Comunicación en el Bus

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∗ Los equipos en esta topología secomunican enviando datos a unequipo en particular, enviandoestos datos sobre el cable enforma de señales electrónicas.

Page 43: Fundamentos de redes y topologias

Envío de señal

∗ Los datos en la red en forma de señales electrónicas se envían atodos los equipos de la red. Esta solo será aceptada por aquelequipo cuya dirección coincida con la dirección codificada en laseñal original. Los demás equipos deben rechazar los datos y sólopuede haber un equipo enviando información a la vez.

43(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Envío de Señal

Page 44: Fundamentos de redes y topologias

∗ NOTA: Como en cada momento solo puede haber un equipoenviando datos en una red en bus, el número de equiposconectados afectará el rendimiento de la red, lo que es muylógico puesto que mientras más equipos haya en el bus, másequipos estarán esperando para transmitir datos y comoconsecuencia la red será lenta.

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Envío de señal

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Page 45: Fundamentos de redes y topologias

∗ La cantidad de equipos conectados no esel único factor que determina elrendimiento del bus, también pueden ser:

1. El hardware de la red.

2. El número total de órdenes emitidas esperando a ser ejecutadas.

3. El tipo de cable.

4. La distancia entre los equipos.

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Envío de señal

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Page 46: Fundamentos de redes y topologias

Envío de señal

∗ Un echo favorable para estatopología es que los nodos no sonresponsables de pasar datos deuno a otro. Por consiguiente, sifalla alguno de ellos, no se afecta alresto de la red.

46(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 47: Fundamentos de redes y topologias

∗ Como los datos o la señal electrónica seenvían a toda la red, viajan de un extremo aotro del cable. Si se permite a la señal quecontinúe ininterrumpidamente, rebotará unay otra vez por el cable evitando que otrosequipos envíen señales. “La señal debe serdetenida una vez que haya tenido laoportunidad de alcanzar la dirección dedestino correcta.”

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Rebote o Eco de Señal

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Page 48: Fundamentos de redes y topologias

∗ Para detener el rebote o eco de la señal, se coloca un terminal en cadauno de los extremos del cable para absorber las señales libres.

∗ Al absorber la señal libre se libera el cable para que otros equipospuedan enviar datos.

∗ Todos los extremos de cada segmento debe estar conectados a algo.

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Terminal

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TERMINALES

Page 49: Fundamentos de redes y topologias

∗ Si el cable es separado físicamente en dospartes o se desconecta un extremo delmismo, es lógico afirmar que se produceuna rotura en el cable. En cualquiera deestos casos, uno o ambos extremos delcable no tendrán un terminal y por lo tantola señal rebotará y la actividad de la red sedetendrá.

“Esto es una de las razones por la cual una red puede caer”.

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Interrupción de la comunicación en la red

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Topología de Estrella (Star)

∗ En la topología deestrella los segmentosde cable de cada equipoestán conectados a un“Concentrador”. Lasseñales son transmitidasdesde el equipo a travésdel concentrador atodos los equipos de lared.

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Page 51: Fundamentos de redes y topologias

Topología de Estrella (Star)

∗ Ofrece la ventaja de centralizar los recursos y lagestión.

∗ Requiere una gran cantidad de cables. Además, siel punto central falla, cae toda la red. Por elcontrario si falla un equipo o el cable que loconecta al concentrador, el equipo afectado seráel único que no podrá enviar o recibir datos. Elresto de la red continuará funcionando.

51(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 52: Fundamentos de redes y topologias

Topología de Anillo

∗ Esta topología conecta equipos enun único círculo de cable.

∗ La señal viaja a través del bucle enuna dirección y pasa a través decada equipo, que puede actuarcomo repetidor para ampliar laseñal y enviarla al siguiente.

∗ Sin embargo lo que se bebeconsiderar con gran precaución esque el fallo en un equipo puedetener impacto sobre toda la red.

52(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 53: Fundamentos de redes y topologias

Pase de Testigo (Token Ring)

En la topología de anillo ocurre enfenómeno que bien vale la pena analizarllamado (Token Ring).

∗ Un testigo o token es una secuenciaespecial de bits que viajan alrededor dela red tomando en cuenta que cada redtiene únicamente un testigo.

∗ El testigo es pasado de equipo enequipo hasta que llega a un equipo quetiene datos que enviar. El equipo queenvía datos modifica el testigo, poneuna dirección electrónica en los datospara enviarlos por el anillo.

53(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 54: Fundamentos de redes y topologias

Pase de Testigo (Token Ring)

∗ Los datos pasan por cada equipo hasta que llega alque tiene la dirección que coincide con la implantadaen los datos.

∗ El equipo que recibe la información envía mensaje deregreso informando que recibió los datos. Despuésde verificar que el envío fue un éxito, el equipo emisorcrea un nuevo testigo y lo libera en la red.

∗ El testigo liberado regresa a circular por el anillo hastaque otra estación necesita enviar datos para realizarel mismo proceso.

54(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 55: Fundamentos de redes y topologias

Pase de Testigo (Token Ring)

∗ Tal vez en la teoría pueda parecer que el testigorequiere mucho tiempo, pero cabe mencionar queviaja a una velocidad cercana a la de la luz.

“Un testigo puede circular por un anillo de 200 metrosde diámetro alrededor de 477,376 veces por segundo”.

NOTA: Si ocurre alguna falla en alguno de los equiposla comunicación se pierde y la red se cae.

55(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 56: Fundamentos de redes y topologias

Topología de Malla

∗ En esta topología, cadaequipo esta conectado atodos los demás mediantecables separados.

∗ Esta configuración ofrececaminos redundantes demodo que si falla un cable,otro se hará cargo del trafico.

56(c) Ing. Marcos Omar Cruz Ortega 2012

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Page 57: Fundamentos de redes y topologias

∗ NOTA: A pesar de que la implementación deesta topología ayuda a que el tráficoraramente se vea interrumpido, una red demalla resulta costosa ya que hay que utilizarmucho cableado.

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Topología de Malla

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∗ NOTA: Si bien no se abordó el tema en este curso,también es valido combinar las topologías estándarpara obtener una topología hibrida que nos resulte maseficiente.

Page 58: Fundamentos de redes y topologias

∗ Desde luego hay muchos factoresa considerar al decidir cuál es latopología que mejor se adapta alas necesidades de la organización.

∗ A continuación se presentanalgunas de las ventajas ydesventajas de cada Topología.

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Selección de una topología

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Page 59: Fundamentos de redes y topologias

Topología de Bus

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∗ Ventajas

1. El uso del cable es económico.

2. El medio es económico y fácil de manejar.

3. El Sistema es fácil y fiable.

4. El bus es fácil de ampliar.

∗ Desventajas

1. La red pierde rendimiento cuando el tráfico es muy fuerte.

2. Los problemas son difíciles de aislar.

3. Una rotura en el cable puede afectar a muchos usuarios.

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Page 60: Fundamentos de redes y topologias

Topología de Estrella

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∗ Ventajas

1. La modificación del sistema y la incorporación de nuevos equipos es fácil.

2. Es posible una monitorización y mantenimiento centralizados

∗ Desventajas

1. Si falla el punto central, la red completa fallará.

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Page 61: Fundamentos de redes y topologias

Topología de Anillo

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∗ Ventajas

1. El sistema ofrece un acceso equitativo a todos los equipos.

2. El rendimiento se mantiene a pesar de que haya muchos usuarios

∗ Desventajas

1. El fallo de un equipo puede afectar al resto de la red.

2. Los problemas son difíciles de aislar

3. La re-configuración de la red interrumpe su funcionamiento

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Page 62: Fundamentos de redes y topologias

Topología de Malla

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∗ Ventajas

1. El fallo de un equipo no afecta al resto de la red.

2. El sistema ofrece un incremento de la redundancia y la fiabilidad, así como facilidad para resolver problemas.

∗ Desventajas

1. El sistema es caro de instalar ya que utiliza mucho cableado.

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Page 63: Fundamentos de redes y topologias

Conclusión

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Se puede concluir sin lugar a dudas, que las redes decomputadoras pueden facilitarnos la vida a escalas incalculables.Sin embargo es de vital importancia conocerlas, entender sufuncionamiento, comprender y analizar sus riesgos y benéficos,ya que solo de esa forma se podrá realizar un correcto análisis yaprovechar las bondades de la implementación al máximo.

“Por lo menos en mi caso, necesité de una red basada en servidor y organizada en base a la topología de estrella”.

Page 64: Fundamentos de redes y topologias

MCSE. Fundamentos de Redes Plus. Microsoft Corporation. McGraw Hill. ISBN: 8448128168

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Referencias

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Page 65: Fundamentos de redes y topologias

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