Topología de una red

Topología de una red

Topología de una red. Aproximación teórica del diseño de redes

La semana pasada hablé por teléfono con mi sobrina y me preguntó qué trabajos estaba haciendo últimamente y le comenté que un amigo empresario pretendía abrir una sucursal de su negocio en Amsterdam y me pidió colaboración para el montaje de la infraestructura de red del negocio, tuve que viajar a conocer el local y ahí me contó todas sus necesidades. No le di muchos detalles al respecto pero y ella me preguntó qué es una red?

Para responder esta pregunta escribiré varias publicaciones y en este post veremos los diferentes tipos de topologías de redes más conocidas que existen, lo escribiré de manera sencilla sin tantos tecnicismos, quiero que mi sobrina no se duerma al tercer párrafo.

¿Qué es la topología de una red?

La topología de una red es la manera en que se llevan a cabo las conexiones entre dos o más nodos, ya sea en el plano físico, como en el plano lógico. El cableado, la configuración de los protocolos y los tipos de nodos forman parte de la arquitectura y no de la topología, pero de esto hablaré más adelante. Entonces:

  • La Topología física: aplica a las conexiones de cableado físicas.
  • La Topología lógica: aplica a las conexiones lógicas de protocolos que hacen funcionar la red.

Redes punto a punto

Se trata de un enlace permanente entre dos puntos o nodos finales. Es la topología básica usada de la telefonía convencional y en redes de largo alcance (WAN).

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Pros:

Su gran ventaja es la comunicación sin obstáculos entre los dos puntos finales y es muy fácil de configurar. Su costo es bajo dado que no se necesita dispositivos de red ni servidores dedicados. Los costos del cableado dependen del número de enlaces entre las estaciones. Cada nodo tiene por lo menos dos interfaces.

Contras:

Todos los dispositivos pueden actuar como cliente y como servidor, por lo que su administración no se puede centralizar. No son sistemas seguros ni escalables.

Redes en topología de bus o lineal

Una red en topología en bus es aquella red que tiene un único medio de comunicación al que se conectan todos los equipos. En una topología de bus, cada nodo está conectado a un segmento común de cable de red que se coloca como un bus lineal, es decir un cable largo que va de un extremo a otro. El cable puede ser coaxial, par trenzado o fibra óptica.

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Pros:

Su principal ventaja es la fácil implementación y la capacidad de crecimiento.

Contras:

El desempeño de la red disminuye a medida que se añaden nodos y la calidad de la señal depende de la longitud del cable y de la cantidad de nodos conectados. Este tipo de red es eficaz para conexiones entre los nodos que están ubicados en el centro, pero no lo es para los que están ubicados en los extremos extremo ya que es muy probable que la información colisione con el envío de información desde otro equipo.

Redes en topología de anillo

En las topologías de anillo cada nodo está conectado únicamente al nodo anterior y al nodo posterior, de tal modo que la cadena de nodos se llega a cerrar formando un anillo.

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Para enviar información tiene que pasar por cada uno de los nodos porque es leída y reenviada por todos ellos.

El tráfico circula en un sentido, por lo que para enviar información a un equipo que esté un nodo atrás, el envío dará casi una vuelta completa en la red. Para minimizar este problema, se suele poner la topología de doble anillo, de tal modo que se pueda usar un enlace u otro en función de la dirección hacia la que queremos enviar la información.

Para resolver disputas en la conectividad y determinar qué está transmitiendo y cuándo lo hará se usa un Protocolo de control de acceso al medio (MAC, Media Access Control) que puede ser de ranura, de token, y de inserción de registro.

Un nodo sólo transmitirá la información cuando tenga el token, mientras que el resto del tiempo retransmitirá la información que recibe del nodo anterior hacia el nodo siguiente.

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Pros:

Se trata de una topología sencilla. Para añadir un nodo, hay que conectarlo con otros dos nodos. El sistema provee un acceso equitativo a todos los nodos donde cada dispositivo tiene acceso al token y la oportunidad de transmitir. Tiene mejor desempeño que una topología en bus. No requiere un nodo central para administrar la conectividad entre los dispositivos.

Contras:

El rendimiento decae al crecer la red porque los nodos tienen que esperar más tiempo para recibir el token, no lo hace tanto como una topología de bus.

Si un nodo falla, entonces la red falla por completo, no se pueden aislar los nodos y se dificulta en gran medida la detección y resolución de problemas porque simplemente vemos la red caída.

Otro punto a tener en cuenta es que la información transmitida será vista por todos los nodos de la red, por lo que se genera un importante problema de privacidad.

Redes en topologías en estrella

Una topología en estrella es una red donde todos los equipos están conectados a un único punto central que es el responsable de gestionar cada conexión y de distribuir el tráfico, se evitan las colisiones y se asegura la máxima eficiencia en las comunicaciones.

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Pros:

Las principales ventajas de este tipo de redes son su sencillez de implementación y facilidad de crecimiento. Basta con conectar los nuevos equipos al nodo central sin tener que actuar sobre el resto de la red. Es fácil aislar equipos con problemas en caso de fallo. Por otro lado, la centralización total facilita los cambios administrativos y permiten realizar configuraciones en toda la red desde un único punto de gestión remoto.

Esta topología es la más usada como base para el diseño de redes de área local.

Contras:

Se necesita de mucho cableado. En caso de fallo del nodo central, toda la red se cae.

Redes en topologías híbridas o mixtas

Las redes en topologías híbridas o mixtas, son aquellas que tienen topologías de base en su estructura. Así pues, aunque usen las topologías básicas no pueden clasificarse como tal.

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Cada topología de red tiene sus ventajas e inconvenientes, por lo que no todas son aplicables a todas las soluciones. Realmente no se suelen dar las condiciones perfectas para poder aplicar directamente una topología concreta, por lo que los diseñadores de redes se ven en la necesidad de adoptar soluciones mixtas donde se utilicen combinaciones de las opciones básicas.

En este punto, el resultado no puede categorizarse como una topología en concreto, por lo que entran dentro de la categoría de topologías híbridas. Aunque las topologías híbridas por definición pueden presentar múltiples configuraciones, existen algunas con características puntuales.

Redes en topologías de árbol

Las redes en topología de árbol o topología jerárquica son una sucesión de pequeñas topologías en estrella conectadas entre sí sin un único nodo central.

Esta topología de árbol es de uso común, sobre todo si incorpora diferentes zonas físicas, plantas de un edificio o varios edificios en una misma zona.

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Pros:

Es una topología soportada por multitud de vendedores de software y de hardware. Tiene una fácil de resolución de problemas.

Contras:

Su configuración acarrea cierta dificultad. Se requiere mucho cableado y la medida de cada segmento viene determinada por el tipo de cable utilizado.

Si el segmento principal se cae, entonces todo el segmento también cae. De igual manera, si se desconecta un nodo, todos los que están conectados a él se desconectarán también.

Redes en topologías de malla

En las redes en topologías de malla los equipos están conectados entre sí como si fueran una topología de anillo, pero el patrón de conexión no se limita únicamente a los equipos, ni tienen por qué cerrarse en un anillo.

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Una topología de red en malla completa

Es una topología en malla en la que existe un enlace punto a punto entre todos los terminales. Estos tipos de redes son muy utilizados por los grandes operadores de telecomunicaciones para dar servicio WAN, aunque no es obligatorio y podemos diseñar cualquier tipo de topología en función de nuestras necesidades y preferencias.

Pros:

Las redes en malla pueden prescindir de enrutamiento manual, o apenas requerir atención para el mantenimiento de éste. Si alguno de los enlaces entre dos nodos adyacentes falla, entonces los nodos adyacentes propagarán un cambio en la tabla de rutas, notificando a los nodos contiguos que hubo un cambio en la red.

Contras:

Esta topología de red implica el uso de una mayor cantidad de recursos, por lo tanto el costo puede subir.

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¿Cómo se elige una topología de red?

Eso es lo que me preguntó mi sobrina después de contarle todo lo anterior. Al viajar a Amsterdam conocí el edificio donde funcionará la sucursal de la empresa de mi amigo y me explicó sus necesidades con más detalle, navegar por Internet, usar el correo electrónico, almacenamiento en la nube y las videoconferencia eran una necesidad crucial.

La distribución inicial era en una única planta, pero en el futuro serían dos plantas más por lo que y la topología en estrella cumplía las condiciones debido a su simplicidad además de su facilidad de montaje y mantenimiento. Cada planta tendría una topología en estrella y el edificio se completaría en una red híbrida del tipo árbol enlazada con fibra óptica. Aquí mi sobrina me interrumpió y me preguntó sobre la fibra y con un talento magistral esquivé el pelotazo y continué diciendo que el diseño de una red no acaba aquí, se deben considerar aspectos tales como recorridos del cableado, número de empalmes, conexiones y dispositivos de red. Como la instalación se llevará a cabo en varias etapas, sería necesario un plano detallado, un listado de materiales con sus costos etc, pero esto lo seguimos en otro post porque mi sobrina ya se dispersó y se puso a ver el Instagram…

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