Topologías de Red y Modelo OSI: Conceptos Esenciales

Topologías de Red

Topología de Malla

En la topología de malla, cada dispositivo tiene un enlace punto a punto dedicado con cualquier otro dispositivo de la red.

Ventajas:

• Si un equipo falla, la red no se cae.
• No existe colisión de datos.
• Alta seguridad.

Desventajas:

• Costosa.
• Compleja de implementar.

Topología de Bus

En la topología de bus, un medio actúa como una red troncal que conecta todos los dispositivos. Los nodos se conectan al bus mediante cables de conexión.

Ventajas:

• Sencilla de instalar.
• Fácil de implementar.

Desventajas:

• Colisión de datos.
• Difícil detección de errores.
• Fácil intrusión.

Topología de Anillo

En la topología de anillo, cada dispositivo tiene una línea de conexión dedicada y punto a punto solamente con los dispositivos que están a sus lados. La señal pasa a lo largo del anillo en una sola dirección hasta que encuentra su destino.

Ventajas:

• No hay colisión.
• Fácil detección de errores.
• Se puede usar fibra óptica.

Desventajas:

• Velocidad de comunicación limitada.
• La caída de un PC paraliza la red.

Topología de Estrella

En la topología de estrella, cada dispositivo tiene un enlace punto a punto dedicado con el controlador central (concentrador).

Ventajas:

• Económica.
• Fácil de implementar.
• Solo requiere un dispositivo de E/S por nodo.
• Fácil configuración.

Desventajas:

• Si el concentrador falla, la red se inhabilita.

Topología de Árbol

En la topología de árbol, los nodos están conectados a un concentrador central que controla el tráfico de red. Sin embargo, no todos los nodos se conectan directamente al concentrador central.

Ventajas:

• Económica.
• Fácil detección de errores.
• Facilidad de implementación.

Desventajas:

• Dependencia del concentrador.

Medios de Transmisión

Cable Coaxial

Formado por un núcleo de hilo de cobre rodeado de un aislamiento, una capa de metal trenzado y una cubierta exterior.

Ventajas:

• Permite transmitir a largas distancias.
• Bajo coste.

Desventajas:

• Complejidad en la instalación.

Cable de Par Trenzado

Formado por dos hilos aislados de cobre trenzados entre sí. Existen dos tipos:

• UTP (Unshielded Twisted Pair): sin apantallar.
• STP (Shielded Twisted Pair): apantallado.

Distancia máxima: 100 metros. Conector: RJ45.

Fibra Óptica

Utiliza fibras ópticas para transportar señales de datos digitales en forma de pulsos modulados de luz.

Ventajas:

• Gran velocidad.
• Alta capacidad.
• Mayor seguridad.

Desventajas:

• Alto coste.
• Complejidad en la instalación.

Diferencia entre HUB y SWITCH

Un switch reconoce las direcciones MAC de toda la red, mientras que un hub reenvía la información que recibe de un dispositivo a todos los demás dispositivos conectados a él.

Modelo OSI

El modelo OSI (Open Systems Interconnection) es un modelo conceptual que caracteriza y estandariza las funciones de un sistema de comunicaciones en términos de capas de abstracción. Cada capa ofrece un servicio a la capa inmediatamente superior y recibe servicios de la capa inferior.

Conceptos Clave del Modelo OSI

• Entidad: Cada capa se descompone en entidades. Una entidad es un módulo especializado que realiza una o varias funciones.
• PDU (Protocol Data Unit): Es la unidad de información que intercambian las entidades pares de distintos sistemas.
• Servicio: Es lo que ofrece cada capa a la capa inmediatamente superior. El servicio que una capa n ofrece a una capa n+1 consiste en transmitir datos.
• Protocolo: Conjunto de reglas que rige el intercambio de PDUs entre entidades pares.
• SAP (Service Access Point): Es la forma que tiene una capa de ofrecer un servicio. Los SAPs constituyen la frontera o interfaz entre dos capas.
• Primitivas: Son las órdenes que se envían entre capas contiguas, necesarias para acceder al servicio.

Capas del Modelo OSI

Nivel 1: Capa Física

Se encarga de transmitir la señal por el medio físico. Controla parámetros como niveles de tensión, tipos de señal, etc. (Ejemplos: HUB, Tarjeta de red). Transmite la señal.

Nivel 2: Capa de Enlace de Datos

Es responsable de la transferencia de información entre nodos adyacentes. (Ejemplos: Switch, protocolos NetBIOS y MAC).

Nivel 3: Capa de Red

Ofrece comunicación de extremo a extremo, coordinando los sistemas intermedios. (Ejemplo: Router, protocolo IP).

Nivel 4: Capa de Transporte

Se ocupa de la transferencia de información de extremo a extremo, independientemente de los nodos intermedios. Ofrece servicios como:

• Fiabilidad: Asegura la entrega de datos si la capa de red no lo hace.
• Transporte: Puede emular una conexión si se requiere.
• Orientación a conexión.
• Multiplexación: Permite a una entidad emitir por el mismo canal y llegar a diferentes canales de un mismo nodo o de diferentes nodos. (Ejemplos: TCP, UDP, puertos).

Nivel 5: Capa de Sesión

Ofrece mecanismos para organizar y sincronizar el diálogo entre máquinas. Permite a las aplicaciones marcar el progreso del diálogo, determinar qué sistema está en posesión del turno y retomar un diálogo interrumpido (sesión).

Nivel 6: Capa de Presentación

Se ocupa de la compatibilidad sintáctica. Ofrece una forma canónica de representar la información, independiente de la implementación de los distintos sistemas (sistemas operativos y aplicaciones).

Nivel 7: Capa de Aplicación

Se ocupa de la compatibilidad semántica.

Ejemplo de comunicación entre dos sistemas usando el modelo OSI:

Capa 7 (Aplicación) ----------------- Aplicación --------------- Capa 7 (Aplicación)

Capa 6 (Presentación) ------------ Presentación ------------ Capa 6 (Presentación)

Capa 5 (Sesión) -------------------- Sesión -------------------- Capa 5 (Sesión)

Capa 4 (Transporte) --------------- TCP ---------------------- Capa 4 (Transporte)

Capa 3 (Red) ----------------------- IP ------------------------ Capa 3 (Red)

Capa 2 (Enlace) ------------------- MAC --------------------- Capa 2 (Enlace)

Capa 1 (Física) ------------------- Medio -------------------- Capa 1 (Física)