Revista digital Gessica Abreu

Redes de Telecomunicaciones Revista Digital

Topologías de Red Gessica Abreu, 26.260.948 SAIA A

Universidad “Fermín Toro”, Junio 2017

TopologĂ­as de Red

Topologías de Red La topología de red se define como la cadena de comunicación usada por los nodos que conforman una red para comunicarse. Por ello es el mapa físico o lógico de una red para intercambiar datos. En otras palabras, es la forma en que está diseñada la red, sea en el plano físico o lógico

La topología de red la determina únicamente la configuración de las conexiones entre nodos. La distancia entre los nodos, las interconexiones físicas, las tasas de transmisión y los tipos de señales no pertenecen a la topología de la red, aunque pueden verse afectados por la misma.

Cuando hablamos de topología de una red, hablamos de su configuración.

Esta configuración recoge tres campos: físico, eléctrico y lógico. El nivel físico y eléctrico se puede entender como la configuración del cableado entre máquinas o dispositivos de control o conmutación.

Cuando hablamos de la configuración lógica tenemos que pensar en cómo se trata la información dentro de nuestra red, como se dirige de un sitio a otro o como la recoge cada estación.

Así pues, para ver más claro cómo se pueden configurar las redes vamos a explicar de manera sencilla cada una de las posibles formas que pueden tomar.

 Topología Física  Topología Lógica

Topologías Físicas Se refiere a las conexiones físicas e identifica cómo se interconectan los dispositivos finales y de infraestructura, como los routers, los switches y los puntos de acceso inalámbrico.

Entre los tipos de Topologías físicas tenemos:

 Topología Punto a Punto: La topología más simple es un enlace permanente entre dos puntos finales conocida como punto a punto (PtP). La topología punto a punto conmutada es la pasarela básica de la telefonía convencional.

El valor de una red permanente de PtP es la comunicación sin obstáculos entre los dos puntos finales. El valor de una conexión PtP a demanda es proporcional al número de pares posibles de abonados y se ha expresado como la ley de Metcalfe De las distintas variaciones de la topología, es la más fácil de entender, y consiste en un canal de comunicaciones PtP para que el usuario pueda estar permanentemente asociado con los dos puntos final.

 Topología de BUS / Linear Bus: Es aquella topología que se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos. De esta forma todos los dispositivos comparten el mismo canal para comunicarse entre sí.

Tanto Ethernet como LocalTalk pueden utilizar esta topología.

En esta topología, los elementos que constituyen la red se disponen linealmente, es decir, en serie y conectados por medio de un cable; el bus. Las tramas de información emitidas por un nodo (terminal o servidor) se propagan por todo el bus (en ambas direcciones), alcanzado a todos los demás nodos. Cada nodo de la red se debe encargar de reconocer la información que recorre el bus, para así determinar cuál es la que le corresponde, la destinada a él.

Es el tipo de instalación más sencillo y un fallo en un nodo no provoca la caída del sistema de la red. Por otra parte, una ruptura del bus es difícil de localizar (dependiendo de la longitud del cable y el número de terminales conectados a él) y provoca la inutilidad de todo el sistema

Ventajas:   

Facilidad de implementación y crecimiento.

Simplicidad en la arquitectura.

Es una red que no ocupa mucho espacio.

Desventajas:   

Puede producirse degradación de la señal.

Complejidad de reconfiguración y aislamiento de fallos.

Un problema en el canal usualmente degrada toda la red.

 Topología de Estrella / Star: Es una topología estrella todos y cada uno de los nodos de la red, estos se conectan a un concentrador o hub. Los datos es estas redes fluyen del emisor hasta el concentrador, este realiza todas las funciones de la red, además actúa como amplificador de los datos.

Todos los elementos de la red se encuentran conectados directamente mediante un enlace punto a punto al nodo central de la red, quien se encarga de gestionar las transmisiones de información por toda la estrella. Evidentemente, todas las tramas de información que circulen por la red deben pasar por el nodo principal, con lo cual un fallo en él provoca la caída de todo el sistema. Por otra parte, un fallo en un determinado cable sólo afecta al nodo asociado a él; si bien esta topología obliga a disponer de un cable propio para cada terminal adicional de la red. La topología de Estrella es una buena elección siempre que se tenga varias unidades dependientes de un procesador, esta es la situación de una típica mainframe, donde el personal requiere estar accesando frecuentemente esta computadora. En este caso, todos los cables están conectados hacia un solo sitio, esto es, un panel central.

Se utiliza sobre todo para redes locales (LAN). La mayoría de las redes de área local que tienen un conmutador (switch) o un concentrador (hub) siguen esta topología. El punto o nodo central en estas sería el switch o el hub, por el que pasan todos los paquetes de usuarios.

Es la topología utilizada por la plataforma de Google.

Ventajas:   

Posee un sistema que permite agregar nuevos equipos fácilmente.

Reconfiguración rápida.

Fácil de prevenir daños y/o conflictos, ya que no afecta a los demás equipos si ocurre algún fallo.

Desventajas: 

Si el hub (repetidor) o switch central falla, toda la red deja de transmitir.



Es costosa, ya que requiere más cables que las topologías en bus o anillo.

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El cable viaja por separado del concentrador a cada computadora.

A diferencia de las redes construidas con la topología de bus, las redes que usan la topología de estrella son mucho menos vulnerables, ya que se puede eliminar una de las conexiones fácilmente desconectándola del concentrador sin paralizar el resto de la red. Sin embargo, una red con topología de estrella es más cara que una red con topología de bus, dado que se necesita hardware adicional (el concentrador).

 Topología de Estrella Extendida / StarWired Ring Esta topología es igual a la topología en estrella solo que a diferencia de la topología en estrella en esta cada nodo puede ser el nodo principal de las demás maquinas La topología en estrella extendida es sumamente jerárquica, y busca que la información se mantenga local. Esta es la forma de conexión utilizada actualmente por el sistema telefónico..

 Topología de Arbol / Tree Es una topología de red en la que los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, tiene un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos.

Es una variación de la red en bus, el fallo de un nodo no implica una interrupción en las comunicaciones. Se comparte el mismo canal de comunicaciones. La 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.

Esta estructura de red se utiliza en aplicaciones de televisión por cable, sobre la cual podrían basarse las futuras estructuras de redes que alcancen los hogares. También se ha utilizado en aplicaciones de redes locales analógicas de banda ancha.

Ventajas.   

Cableado punto a punto para segmentos individuales.

Soportado por multitud de vendedores de software y de hardware.

Facilidad de resolución de problemas.

Desventajas:   

Si se cae el segmento principal todo el segmento también cae.

Es más difícil su configuración.

Si se llegara a desconectar un nodo, todos los que están conectados a él se desconectan también.

 Topología de Anillo

Es una topología de anillo en la que cada estación tiene una única conexión de entrada y otra de salida de anillo. Cada estación tiene un receptor y un transmisor que hace la función de traductor, pasando la señal a la siguiente estación.

Los nodos de la red se disponen en un anillo cerrado conectado a él mediante enlaces punto a punto. La información describe una trayectoria circular en una única dirección y el nodo principal es quien gestiona conflictos entre nodos al evitar la colisión de tramas de información.

En este tipo de topología, un fallo en un nodo afecta a toda la red aunque actualmente hay tecnologías que permiten mediante unos conectores especiales, la desconexión del nodo averiado para que el sistema pueda seguir funcionando. La topología de anillo está diseñada como una arquitectura circular, con cada nodo conectado directamente a otros dos nodos. Toda la información de la red pasa a través de cada nodo hasta que es tomado por el nodo apropiado.

Este esquema de cableado muestra alguna economía respecto al de estrella. El anillo es fácilmente expandido para conectar más nodos, aunque en este proceso interrumpe la operación de la red mientras se instala el nuevo nodo. Así también, el movimiento físico de un nodo requiere de dos pasos separados: desconectar para remover el nodo y otra vez reinstalar el nodo en su nuevo lugar.

Ventajas:     

El sistema provee un acceso equitativo para todas las computadoras.

El rendimiento no decae cuando muchos usuarios utilizan la red.

Arquitectura muy sólida.

Facilidad para la fluidez de datos.

Sistema operativo caracterizado con un único canal

Desventajas: 

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Longitudes de canales (si una estación desea enviar a otra, los datos tendrán que pasar por todas las estaciones intermedias antes de alcanzar la estación de destino).

El canal usualmente se degradará a medida que la red crece.

Difícil de diagnosticar y reparar los problemas.

Si se encuentra enviando un archivo podrá ser visto por las estaciones intermedias antes de alcanzar la estación de destino.

La transmisión de datos es más lenta que en las otras topologías (Estrella, Malla, Bus, etc.), ya que la información debe pasar por todas las estaciones intermedias antes de llegar al destino

 Topología de Malla Es una topología de red en la que cada nodo está conectado a todos los nodos. De esta manera es posible llevar los mensajes de un nodo a otro por distintos caminos. Si la red de malla está completamente conectada, no puede existir absolutamente ninguna interrupción en las comunicaciones. Cada servidor tiene sus propias conexiones con todos los demás servidores.

Ventaja:  Esta topología, a diferencia de otras más usuales como la topología en árbol y la topología en estrella, no requiere de un nodo central, con lo que se reduce el riesgo de fallos, y por ende el mantenimiento periódico (un error en un nodo, sea importante o no, no implica la caída de toda la red)

Desventaja:  El costo de la red puede aumentar en los casos en los que se implemente de forma alámbrica, la topología de red y las características de la misma implican el uso de una mayor cantidad de recursos.

 Topología Híbrida En la topología híbrida o topología mixta las redes pueden utilizar diversas topologías para conectarse.

La topología mixta es una de las más frecuentes y se deriva de la unión de varios tipos de topologías de red, de aquí el nombre de “híbridas” o “mixtas”.

Ejemplos de topologías mixtas: en árbol, estrella-estrella, busestrella, etc.

Su implementación se debe a la complejidad de la solución de red, o bien al aumento en el número de dispositivos, lo que hace necesario establecer una topología de este tipo. Las topologías mixtas tienen un costo muy elevado debido a su administración y mantenimiento, ya que cuentan con segmentos de diferentes tipos, lo que obliga a invertir en equipo adicional para lograr la conectividad deseada

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Topologías Lógicas Se refiere a la forma en que una red transfiere tramas de un nodo al siguiente. Esta disposición consta de conexiones virtuales entre los nodos de una red. Los protocolos de capa de enlace de datos definen estas rutas de señales lógicas. La topología lógica de los enlaces punto a punto es relativamente simple, mientras que los medios compartidos ofrecen métodos de control de acceso al medio deterministas y no deterministas La capa de enlace de datos “ve” la topología lógica de una red al controlar el acceso de los datos al medio. La topología lógica influye en el tipo de entramado de red y el control de acceso al medio que se utilizan.

Una red de interconexión informática puede tener una estructura física, que es la distribución real de cables y dispositivos físicos.

Cuando no existe cableado como en el caso de una red inalámbrica, se habla de topología lógica y esta consiste en la manera en la que los hosts acceden a los medios para enviar datos.

Los dos tipos más comunes de topologías lógicas son broadcast y transmisión de tokens.

 Topología Broadcast Es un método de comunicación en donde un equipo envía sus datos a los demás equipos de la red, simultáneamente. Un ejemplo claro es el de una señal de televisión o una emisora de radio, que emite señales sin saber quien las recibe, el receptor es quien decide si la recibe o no.

Existen dos tipos de comunicaciones en este tipo de red lógica: unicast y multicast.  Unicast es el envío de paquetes o información desde un único emisor a un único receptor; una comunicación de este tipo puede ser una llamada telefónica entre dos personas. Se aplica en los protocolos http, smtp, ftp o telnet.

 Multicast o multidifusión es el envío de información en una red a múltiples nodos receptores simultáneamente, es decir, un nodo emisor envía un mensaje y son varios nodos receptores que reciben el mismo mensaje. Un ejemplo de este tipo de comunicación puede ser una conferencia, en Internet es un IRC (Internet Relay Chat).

 Topología de Transmisión de Tokens El acceso a la red es controlado mediante la transmisión de un token electrónico (serie especial de bits) a cada equipo de forma secuencial. Cuando un host recibe el token se le permite enviar datos a través de la red. Si el host no tiene ningún dato para enviar, transmite el token al siguiente host ya que existe sólo un token por cada red. Un ejemplo de red que utiliza la transmisión de tokens es Token Ring.

Ventajas:   

Requiere poca cantidad de cable.

No requiere de enrutamiento.

Es escalable, ya que el nodo está diseñado como repetidor, por lo que permite amplificar la señal y enviarla a mayor distancia.

Desventajas:  

No es tolerante a fallos.

Si una estación falla, la red queda deshabilitada.