TOPOLOGÍA DE REDES

CONCEPTO DE TOPOLOGÍA

Se llama topología de una Red al patrón de conexión entre sus nodos, es decir, a la forma en que están interconectados los distintos nodos que la forman. Los Criterios a la hora de elegir una topología, en general, buscan que eviten el coste del encaminamiento (necesidad de elegir los caminos más simples entre el nodo y los demás), dejando en segundo plano factores como la renta mínima, el coste mínimo, etc. Otro criterio determinante es la tolerancia a fallos o facilidad de localización de éstos. También tenemos que tener en cuenta la facilidad de instalación y reconfiguración de la Red. Atendiendo a los criterios expuestos anteriormente hay dos clases generales de topología utilizadas en Redes de Área Local: Topología tipo Bus y Topología tipo Anillo. A partir de ellas derivan otras que reciben nombres distintos dependiendo de las técnicas que se utilicen para acceder a la Red o para aumentar su tamaño. Algunos autores consideran también la topología Estrella, en la que todos los nodos se conectan a uno central. Aunque en algunos casos se utilice, una configuración de este tipo no se adapta a la filosofía LAN, donde uno de los factores más característicos es la distribución de la capacidad de proceso por toda la Red. En una Red Estrella gran parte de la capacidad de proceso y funcionamiento de la Red estarán concentradas en el nodo central, el cual deberá de ser muy complejo y muy rápido para dar un servicio satisfactorio a todos los nodos.

Topología de ducto (bus)
Una topología de ducto o bus está caracterizada por una dorsal principal con dispositivos de red interconectados a lo largo de la dorsal. Las redes de ductos son consideradas como topologías pasivas. Las computadoras "escuchan" al ducto. Cuando éstas están listas para transmitir, ellas se aseguran que no haya nadie más transmitiendo en el ducto, y entonces ellas envían sus paquetes de información. Las redes de ducto basadas en contención (ya que cada computadora debe contender por un tiempo de transmisión) típicamente emplean la arquitectura de red ETHERNET.

Las redes de bus comúnmente utilizan cable coaxial como medio de comunicación, las computadoras se contaban al ducto mediante un conector BNC en forma de T. En el extremo de la red se ponía un terminador (si se utilizaba un cable de 50 ohm, se ponía un terminador de 50 ohms también).

Las redes de ducto son fáciles de instalar y de extender. Son muy susceptibles a quebraduras de cable, conectores y cortos en el cable que son muy difíciles de encontrar. Un problema físico en la red, tal como un conector T, puede tumbar toda la red.

    Ventajas de la topología de Bus:

    - Es fácil conectar nuevos nodos a la red.
    - Requiere menos cable que una topología estrella.

    Desventajas de la topología de Bus:

    - Toda la red se caería si hubiera una ruptura en el cable principal.
    - Se requieren terminadores.
    - Es difícil detectar el origen de un problema cuando toda la red "cae".
    - No se debe utilizar como única solución en un gran edificio.

 

Topología de estrella (star)
En una topología de estrella, las computadoras en la red se conectan a un dispositivo central conocido como concentrador (hub en inglés) o a un conmutador de paquetes (swicth en inglés).

En un ambiente LAN cada computadora se conecta con su propio cable (típicamente par trenzado) a un puerto del hub o switch. Este tipo de red sigue siendo pasiva, utilizando un método basado en contención, las computadoras escuchan el cable y contienden por un tiempo de transmisión.

Debido a que la topología estrella utiliza un cable de conexión para cada computadora, es muy fácil de expandir, sólo dependerá del número de puertos disponibles en el hub o switch (aunque se pueden conectar hubs o switchs en cadena para así incrementar el número de puertos). La desventaja de esta topología en la centralización de la comunicación, ya que si el hub falla, toda la red se cae.

Hay que aclarar que aunque la topología física de una red Ethernet basada en hub es estrella, la topología lógica sigue siendo basada en ducto.

    Ventajas de la topología de estrella:

    - Gran facilidad de instalación.
    - Posibilidad de desconectar elementos de red sin causar problemas.
    - Facilidad para la detección de fallo y su reparación.

    Desventajas de la topología de estrella:

    - Requiere más cable que la topología de bus.
    - Un fallo en el concentrador provoca el aislamiento de todos los nodos a él       conectados.
    - Se han de comprar hubs o concentradores.

Topología de anillo (ring)
Una topología de anillo conecta los dispositivos de red uno tras otro sobre el cable en un círculo físico. La topología de anillo mueve información sobre el cable en una dirección y es considerada como una topología activa. Las computadoras en la red retransmiten los paquetes que reciben y los envían a la siguiente computadora en la red. El acceso al medio de la red es otorgado a una computadora en particular en la red por un "token". El token circula alrededor del anillo y cuando una computadora desea enviar datos, espera al token y posiciona de él. La computadora entonces envía los datos sobre el cable. La computadora destino envía un mensaje (a la computadora que envió los datos) que dé fueron recibidos correctamente. La computadora que transmitió los datos, crea un nuevo token y los envía a la siguiente computadora, empezando el ritual de paso de token o estafeta (token passing) nuevamente.

Ventajas de la topología anillo:

- Fácil de instalar y reconfigurar.

- Para añadir o quitar dispositivos, solamente hay que mover dos conexiones.

- Arquitectura muy compacta, y muy pocas veces o casi nunca tiene conflictos con los otros usuarios.

- La conexión provee una organización de igual a igual para todas las computadoras.

- El rendimiento no se declina cuando hay muchos usuarios conectados a la red.

Desventajas de la topología anillo:

- Restricciones en cuanto a la longitud del anillo y también en cuanto a la cantidad de dispositivos conectados a la red.

- Todas las señales van en una sola dirección y para llegar a una computadora debe pasar por todas las del medio.

- Cuando una computadora falla, altera a toda la red.

Topología de malla (mesh)
La topología de malla (mesh) utiliza conexiones redundantes entre los dispositivos de la red así como una estrategia de tolerancia a fallas. Cada dispositivo en la red está conectado a todos los demás (todos conectados con todos). Este tipo de tecnología requiere mucho cable (cuando se utiliza el cable como medio, pero puede ser inalámbrico también). Pero debido a la redundancia, la red puede seguir operando si una conexión se rompe.

Las redes de malla, obviamente, son mas difíciles y caras para instalar que las otras topologías de red debido al gran número de conexiones requeridas.

Ventajas 
- Caminos alternativos para la transmisión de datos y en consecuencia aumento de la confiabilidad de la red.
- Como cada estación está unida a todas las demás existe independencia respecto de la anterior.
- Privacidad o la Seguridad. Cuando un mensaje viaja a través de una línea dedicada, solamente lo ve el receptor adecuado.

Desventajas 
- Poco económica debido a la abundancia de cableado.
- Baja eficiencia de las conexiones o enlaces, debido a la existencia de enlaces redundantes. 

Topología de árbol

Combina características de la topología de estrella con la BUS. Consiste en un conjunto de subredes estrella conectadas a un BUS. Esta topología facilita el crecimiento de la red.

Ventajas

       - Cableado punto a punto para segmentos individuales.

       - Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware.

Desventajas

       - La medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable utilizado.

       - Si se viene abajo el segmento principal todo el segmento se viene abajo con él.

       - Es más difícil su configuración.

Las redes de computadoras se montan con una serie de componentes de uso común y que es mayor o menor medida aparece siempre en cualquier instalación.

Topología mixta

Son aquellas en las que se aplica una mezcla entre alguna de las otras topologías: bus, estrella o anillo. Principalmente podemos encontrar dos topologías mixtas: Estrella - Bus y Estrella - Anillo.

En la topología Estrella - Bus podemos ver una red en bus al que están conectados los hubs de pequeñas redes en estrella. Por lo tanto, no hay ningún ordenador que se conecte directamente al bus. En esta topología mixta, si un ordenador falla, entonces es detectado por el hub al que está conectado y simplemente lo aísla del resto de la red. Sin embargo, si uno de los hubs falla, entonces los ordenadores que están conectados a él en la red en estrella no podrán comunicarse y, además, el bus se partirá en dos partes que no pueden comunicarse entre ellas. En la topología Estrella - Anillo encontramos que el cableado forma físicamente una estrella, pero el hub al que se conecta hace que la red funcione como un anillo. De esta forma, la red funciona como un anillo, pero con la ventaja de que si uno de los ordenadores falla, el hub se encarga de sacarlo del anillo para que éste siga funcionando.

Ventajas

      - Combina las ventajas de las que disponen otras redes.

Desventajas

      - Puede ser difícil de configurar, dependiendo de la complejidad de las redes a combinar.

Red totalmente conexa

En este tipo de red, cada computador se conecta al resto de computadores por medio de cables sin ser necesario un servidor.

Ventajas

      - Robustez ante posibles fallos.

      - Privacidad y seguridad.

Desventajas

      - Dificultad en la instalación.

      - Puede implicar altos costes.

Topología en Anillo Doble

Una topología en anillo doble como su nombre lo indica en vez de solo tener un anillo tiene dos anillos concéntricos para trasmitir la información, donde cada host de la red está conectado a ambos anillos, aunque los dos anillos no están conectados directamente entre sí. Es análoga a la topología de anillo, con la diferencia de que, para incrementar la confiabilidad y flexibilidad de la red, hay un segundo anillo redundante que conecta los mismos dispositivos. La topología de anillo doble es que cada anillo trabaja por sí mismo (es decir, actúa de forma independiente), para que si uno de los dos sufre algún tipo de daño el otro siga trabajando y cumpla su función de transmitir la información sin verse afectado por la falta de el otro anillo.

Ventajas

      - La de redundancia porque si falla el primer anillo queda el segundo (tolerancia frente a fallos).

      - Incrementa la confiabilidad y la flexibilidad de la red.

Desventajas

      - Si se rompe el cable que forma el anillo se paraliza toda la red.

      - Es difícil de instalar.

      - Requiere mantenimiento.

      - Coste, ya que al ser doble se duplica la infraestructura necesaria.

LAN de estrella