¿Qué es la topología de red?
A topología de la red se define como la disposición o disposición de elementos (normalmente nodos o enlaces) en una red de comunicaciones. Las topologías de red se utilizan para definir o describir la disposición de diversos tipos de redes de telecomunicaciones, como las redes informáticas, las redes de radiocomunicaciones de mando y control y los buses de campo industriales.
Tipos de topología de red
Hay cuatro tipos principales de topologías de red:
- Topología del autobús
- Topología estelar
- Topología de malla
- La topología del anillo
También hay topologías de red híbridas, que son una combinación de dos o más topologías. Como son una combinación de otras topologías, hay una gran variación en el aspecto que puede tener un híbrido.
Los diferentes tipos de topologías de red se muestran en el siguiente diagrama:
La selección de la topología correcta de la red depende de muchos factores, entre ellos la distancia entre cada nodo, la flexibilidad operacional, la redundancia y el número de nodos que deben conectarse a la red.
Repasemos los principales tipos de topologías de red mirando los ejemplos y las ventajas y desventajas de cada tipo.
Topología de la red de autobuses
Una topología de bus se define como una red que tiene una columna vertebral común para conectar todos los dispositivos. Un solo cable (la red troncal) funciona como un medio compartido al que los dispositivos se conectan a través de un conector de interfaz.
Normalmente, las topologías de los autobuses consisten en dos señales y extremos que viajan de un extremo a otro. La topología del bus es unidireccional, es decir, los datos que se transfieren de un extremo a otro en una dirección.
A continuación se muestra un diagrama de una red de autobuses:
Un dispositivo que quiere comunicarse con otro dispositivo envía una transmisión al cable para que los otros dispositivos lo vean. Sólo el receptor previsto procesa y acepta el mensaje. Dependiendo del nodo que se necesite conectar, se usa un RJ45 o un cable coaxial para conectar estos dispositivos.
Sin embargo, una red de bus es más adecuada para un número limitado de dispositivos. Si se conectan más de unas pocas docenas de ordenadores, el rendimiento bajará como resultado. Además, si el cable de la red troncal falla, entonces toda la red se vuelve inestable.
Ventajas de la topología del autobús
Las ventajas de una topología de autobús son:
- Es bueno para pequeñas configuraciones de red
- Se necesita menos cable para conectar los nodos necesarios
- Da suficiente flexibilidad para expandir o reducir una red
- Rentabilidad
- Fácil de entender
Desventajas de la topología del autobús
Las desventajas de la topología del autobús son:
- Unidireccional
- Si el cable primario falla, toda la red falla…
- Ideal sólo para pequeñas redes
Topología de la Red Estelar
La topología de una estrella se define como una red en la que cada dispositivo se conecta a un centro de operaciones mediante una conexión punto a punto. La mayoría de las redes domésticas utilizan esta topología. Esta configuración de red utiliza cable trenzado; sin embargo, se puede utilizar con cable de fibra óptica o cable coaxial.
A continuación se muestra un diagrama de una red estelar:
Todos los datos que fluyen a través de la topología de la estrella pasan por un centro antes de llegar a su destino. El centro central actúa como un repetidor para asegurar que haya cero o una mínima pérdida de datos durante la transmisión.
Ventajas de la topología estelar
Las ventajas de una topología estelar son:
- Fácil de instalar y modificar
- Los dispositivos pueden ser añadidos, eliminados o modificados sin ralentizar el eje central.
- Se necesita menos cableado para configurar la topología
- Es fácil de solucionar los problemas
- Fácil de retirar las piezas y detectar los fallos
Desventajas de la topología en estrella
Las desventajas de una topología estelar son:
- Si el eje central falla, todos los nodos conectados se deshabilitan
- Necesita más longitud de cable que las topologías lineales
- El rendimiento se basa en la eficiencia, la potencia y la configuración de los centros
Topología de la red de malla
Una topología de malla se puede descomponer aún más:
- Topología de malla completa
- Topología de malla parcial
Ambos ofrecen un mayor nivel de redundancia al minimizar el número de conexiones punto a punto entre cada nodo.
La transmisión de datos en una red de malla se divide en dos técnicas básicas:
- Enrutamiento
- Inundación
Topología de malla completa
Una red de malla completamente conectada se define como una red que tiene una conexión punto a punto para cada nodo dentro de esa red. Cada dispositivo o nodo dentro de una red de malla se conecta a otros nodos de manera no jerárquica y directa.
A continuación se muestra un diagrama de una red de malla totalmente conectada:
En las redes de malla, la red no está enfocada en un centro como la topología de una estrella, y cada nodo juega un papel activo en la transmisión de información.
Como todos los nodos están interconectados, esto ofrece la máxima cantidad de redundancia en el caso de una falla. Una red completamente conectada tampoco necesita utilizar la conmutación de paquetes o la radiodifusión, ya que hay una conexión directa entre cada nodo de la red.
Sin embargo, como el número de conexiones crece cuadráticamente con el número de nodos, este tipo de configuración es costosa y poco práctica para las grandes redes.
Topología de malla parcial
En una red parcialmente conectada, ciertos nodos están conectados exactamente a otro nodo mientras que otros nodos están conectados a otros dos o más nodos.
Esto hace que se aproveche parte de la redundancia de una topología de malla completa sin el gasto y la complejidad añadidos que requiere una conexión entre cada nodo de la red.
A continuación se muestra un diagrama de una red de malla parcialmente conectada:
Enrutamiento
Cada nodo dentro de una red de malla puede tener una transmisión de datos y una lógica de enrutamiento para la información que pasa a través de la lógica de enrutamiento. La lógica de enrutamiento se utiliza para encontrar la distancia más corta para entregar la información del emisor al receptor o la lógica de enrutamiento puede utilizarse para dejar de utilizar líneas discontinuas para la transmisión de datos.
Inundación
Con la inundación, el mismo paquete de datos se transfiere a cada nodo de la red. Por lo tanto, no se necesita ninguna lógica de enrutamiento en caso de inundación de la red. La pérdida de datos es improbable, ya que cada nodo recibirá los mismos datos en ellos. Esto hace que sea tolerante a las fallas y robusto. Pero, esto también aumenta la carga de la red.
Ventajas de la topología de malla
Las ventajas de una topología de malla son:
- Alto nivel de redundancia (robusto)
- Proporciona privacidad y seguridad
- La detección de fallos y el aislamiento son fáciles
- Menos colisiones y carga a las líneas dedicadas
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Desventajas de la topología de malla
Las desventajas de una topología de malla son:
- El costo del cableado y la instalación son altos
- La reconfiguración o instalación es una larga tarea
Topología de la Red de Anillos
Una topología de anillo se define como una red en la que cada dispositivo tiene dos vecinos con fines de comunicación. Cada mensaje y paquete de datos viaja a través de un anillo en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario.
A continuación se muestra un diagrama de una red en anillo:
En las topologías de anillo, todos los dispositivos están conectados en una configuración de bucle cerrado. Para que un nodo de datos llegue a otro, tienen que atravesar todos los nodos intermedios. Para redes más grandes con múltiples nodos conectados a un anillo, se utilizan repetidores para detener la pérdida de datos en estas transmisiones.
Un dispositivo o cable fallido destruye el bucle y puede romper toda la red. Para hacer una red en anillo, se suele utilizar la tecnología Token Ring, SONET o FDDI. Las topologías de anillo se encuentran generalmente en los campus de las escuelas o en los edificios de oficinas.
Ventajas de la topología de anillo
Las ventajas de la topología de anillo son:
- Barato de implementar
- Mejor rendimiento que la topología del autobús y funciona bajo cargas pesadas
- Flujo ordenado de la red
- Facilita la detección de fallas y mal configuraciones…
Desventajas de la topología del anillo
Las desventajas de la topología de anillo son:
- Añadir, quitar o configurar nodos requiere que la red se apague
- Un nodo defectuoso puede destruir toda la red
- La falla de la línea de transmisión puede interrumpir la red
Topología de la red híbrida
Una topología híbrida (o red híbrida) se define como dos o más topologías integradas entre sí. Las tecnologías híbridas pueden ser configuradas en base a sus requerimientos.
Las topologías híbridas añaden más complejidad, pero también más flexibilidad a su red. Las topologías híbridas correctamente configuradas suelen ser más fáciles de expandir y escalar.
Algunas redes híbridas incluyen:
- La red de autobuses estelares
- Red estelar jerárquica
- La red de anillos estelares
- Red de malla híbrida
Los problemas encontrados en las redes híbridas son más fáciles de diagnosticar porque los concentradores o puntos de concentración de la red son pequeños y de tamaño comparable al tamaño total de la red. El punto de concentración o el concentrador puede ser fijado por separado si no funciona correctamente.
Las redes híbridas proporcionan una mayor flexibilidad, ya que se pueden añadir nuevas topologías básicas mientras se eliminan las existentes. Sin embargo, necesitarán más costos operacionales o mayores costos de configuración y mantenimiento.
Ventajas de la topología híbrida
Las ventajas de la topología híbrida son:
- Flexibilidad en el diseño
- Potencialmente más fácil de manejar
- Potencialmente más fácil de agregar o quitar nodos
- Adecuado para redes más grandes
Desventajas de la topología híbrida
Las desventajas de la topología híbrida son:
- Difícil de diseñar y mantener
- Costoso
