Topología de red: tipos, diagramas y definición

Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS

¿Qué es una topología de red?

Una topología de red se define como la disposición o disposición de elementos (generalmente nodos o enlaces) en una red de comunicaciones. Las topologías de red se utilizan para definir o describir la disposición de varios tipos de redes de telecomunicaciones, como redes de computadoras, redes de radio de comando y control y buses de campo industriales.

Tipos de topología de red

Existen cuatro tipos principales de topologías de red:

• Topología del bus
• Topología de las estrellas
• Topología de malla
• Topología de anillo

También existen topologías de redes híbridas, que son una combinación de dos o más topologías. Como son una combinación de otras topologías, existe 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 de red correcta depende de muchos factores, incluida la distancia entre cada nodo, la flexibilidad operativa, la redundancia y la cantidad de nodos que deben conectarse a la red.

Repasemos los principales tipos de topologías de red, analizando ejemplos y las ventajas y desventajas de cada tipo.

Topología de red de bus

Una topología de bus se define como una red que tiene una red troncal común para conectar todos los dispositivos. Un solo cable (la red troncal) funciona como un medio compartido al que los dispositivos acceden o conectan a través de un conector de interfaz.

Por lo general, las topologías de bus constan de dos señales y extremos que viajan de un extremo a otro. La topología de bus son datos unidireccionales que se transfieren de un extremo a otro en una dirección.

A continuación se muestra un diagrama de una red de bus:

Un dispositivo que quiere comunicarse con otro dispositivo envía una transmisión al cable para que los otros dispositivos la vean. Solo el destinatario previsto realmente procesa y acepta el mensaje. Dependiendo del nodo que necesite conectarse, se utiliza un cable RJ45 o coaxial para conectar estos dispositivos.

Sin embargo, una red de bus es más adecuada para un número limitado de dispositivos. Si hay más de unas pocas docenas de computadoras conectadas, el rendimiento disminuirá como resultado. Además, si falla el cable principal, toda la red se vuelve inestable.

Ventajas de la topología de bus

Las ventajas de una topología de bus son:

• Bueno para configuraciones de red pequeñas
• Se necesita menos cable para conectar los nodos necesarios
• Da suficiente flexibilidad para expandir o reducir una red
• Económico
• Fácil de entender

Desventajas de la topología de bus

Las desventajas de la topología de bus son:

• Unidireccional
• Si el cable principal falla, toda la red falla
• Ideal solo para redes pequeñas

Topología de red en estrella

Una topología en estrella se define como una red en la que cada dispositivo está conectado a un concentrador central a través de 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 cables de fibra óptica o coaxiales.

A continuación se muestra un diagrama de una red en estrella:

Todos los datos que fluyen a través de la topología en estrella pasan por un concentrador central antes de llegar a su destino. El concentrador central actúa como un repetidor para garantizar que no haya pérdida de datos mínima o nula durante la transmisión.

Ventajas de la topología en estrella

Las ventajas de una topología en estrella son:

• Fácil de instalar y modificar
• Los dispositivos se pueden agregar, quitar o modificar sin ralentizar el concentrador central.
• Se necesita menos cableado para configurar la topología
• Fácil de solucionar
• Fácil de quitar piezas y detectar fallas

Desventajas de la topología en estrella

Las desventajas de una topología en estrella son:

• Si el concentrador central falla, todos los nodos conectados se desactivan
• Necesita más longitud de cable que las topologías lineales
• El rendimiento se basa en la eficiencia, la potencia y la configuración del hub

Topología de red en malla

Una topología de malla se puede dividir en:

• 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 principales:

1. Enrutamiento
2. Inundación

Topología de malla completa

Una red en 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 directa y no jerárquica.

A continuación se muestra un diagrama de una red en malla completamente conectada:

En las redes de malla, la red no se centra en un concentrador central como la topología en estrella, y cada nodo desempeña un papel activo en la transmisión de información.

Como todos los nodos están interconectados, esto ofrece la máxima cantidad de redundancia en caso de falla. Una red completamente conectada tampoco necesita usar conmutación o transmisión de paquetes, ya que existe una conexión directa entre todos los nodos de la red.

Sin embargo, dado que el número de conexiones crece cuadráticamente con el número de nodos, este tipo de configuración es costoso y poco práctico para redes grandes.

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 adicional y la complejidad necesarios para una conexión entre todos los nodos de la red.

A continuación se muestra un diagrama de una red de malla conectada parcial:

Enrutamiento

Cada nodo dentro de una red de malla puede tener una transmisión de datos y una lógica de enrutamiento para la información que se transmite a través de la lógica de enrutamiento. La lógica de enrutamiento se usa para encontrar la distancia más corta para entregar información del remitente al receptor o la lógica de enrutamiento se puede usar para dejar de usar 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 lógica de enrutamiento en caso de inundar la red. La pérdida de datos es poco probable ya que cada nodo tendrá los mismos datos en ellos. Esto lo hace resistente y resistente a fallos. Pero esto también aumenta la carga en 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 y el aislamiento de fallas son fáciles
• Menos colisiones y carga en líneas dedicadas

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 la instalación es una tarea larga

Topología de red en anillo

Una topología de anillo se define como una red en la que cada dispositivo tiene dos vecinos para fines de comunicación. Cada mensaje y paquete de datos viaja a través de un anillo en sentido horario o antihorario.

A continuación se muestra un diagrama de una red en anillo:

Topologías en anillo, todos los dispositivos están conectados en una configuración de circuito cerrado. Para que un nodo de datos llegue a otro, debe atravesar todos los nodos intermedios. Para redes más grandes con varios nodos conectados a un anillo, los repetidores se utilizan para detener la pérdida de datos en estas transmisiones.

Un dispositivo o cable defectuoso destruye el bucle y puede averiar toda la red. Para hacer una red en anillo, generalmente se usa tecnología Token Ring, SONET o FDDI. Las topologías de anillo se encuentran generalmente en campus escolares o edificios de oficinas.

Ventajas de la topología en anillo

Las ventajas de la topología en anillo son:

• Económico de implementar
• Mejor rendimiento que la topología de bus y funciona con cargas pesadas
• Flujo de red ordenado
• Facilita la detección de fallas y configuraciones incorrectas

Desventajas de la topología en anillo

Las desventajas de la topología en anillo son:

• Agregar, eliminar 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 red híbrida

Una topología híbrida (o red híbrida) se define como dos o más topologías integradas juntas. Las tecnologías híbridas se pueden configurar según sus requisitos.

Las topologías híbridas agregan más complejidad, pero también más flexibilidad a su red. Las topologías híbridas configuradas correctamente suelen ser más fáciles de expandir y escalar.

Algunas redes híbridas incluyen:

• Red Star-bus
• Red en estrella jerárquica
• Red de anillo estelar
• Red de malla híbrida

Los problemas que se encuentran en las redes híbridas son más fáciles de diagnosticar porque los concentradores de la red o los puntos de concentración son pequeños y de tamaño en comparación con el tamaño total de la red. El punto concentrado o el concentrador se pueden arreglar por separado si no funciona correctamente.

Las redes híbridas brindan una mayor flexibilidad, ya que se pueden agregar topologías básicas más nuevas mientras se eliminan las existentes. Sin embargo, necesitarán más costos operativos o costos más altos para configurar y mantener.

Ventajas de la topología híbrida

Las ventajas de la topología híbrida son:

• Flexibilidad en el diseño
• Potencialmente más fácil de administrar
• 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