El termino topología se refiere a la forma en que está diseñada la red, bien
físicamente o bien lógicamente. Dos o más dispositivos se conectan a un enlace;
dos o más enlaces forman una topología, la topología de una red es la
representación geométrica de la relación entre todos los enlaces y los
dispositivos que los enlazan entre sí (habitualmente denominados nodos). Hay
cinco posibles topologías básicas: Malla, Estrella, Anillo, Árbol, Bus.
Estas
cinco clases describen cómo están interconectados los dispositivos de una red,
lo que no indica su disposición física. Por ejemplo, que exista una topología
de estrella no significa que todas las computadoras de la red deban estar
situadas físicamente con forma de estrella alrededor de un concentrador. Una
cuestión a considerar al elegir una topología es el estado relativo de los
dispositivos a enlazar.
Malla:
En una
topología en malla, cada dispositivo tiene un enlace punto a punto y dedicado
con cualquier otro dispositivo. El término dedicado significa que el enlace
conduce el trafico únicamente entre los dos dispositivos que conecta. Por lo
tanto, una red en malla completamente conectada necesita n(n-1)/2 canales
físicos para enlazar n dispositivos. Para acomodar tantos enlaces, cada
dispositivo de la red debe tener n-1 puertos de entrada/salida (E/S).
Una malla
ofrece varias ventajas sobre otras topologías de red. En primer lugar, el uso
de los enlaces dedicados garantiza que cada conexión solo debe de transportar
la carga de datos propia de los dispositivos conectados.
En segundo lugar una topología de malla es
robusta. Si un enlace falla, no inhabilita todo el sistema.
La privacidad
o la seguridad: Cuando un mensaje viaja a través de un alinea dedicada,
solamente lo ve el receptor adecuado. Las fronteras físicas evitan que otros
usuarios puedan tener acceso a los mensajes.
Las
principales desventajas de la topología en malla relacionan la cantidad de
cable y el número de puertos de entrada y/o salida necesarios.
En primer
lugar la instalación y reconfiguración de la red es difícil, debido a que a que
cada dispositivo debe de estar conectado a cualquier otro.
En
segundo lugar, la masa de cables puede ser mayor que el espacio disponible para
acomodarla (en paredes, techos o suelos).
Estrella:
En la
topología en estrella cada dispositivo solo tiene un enlace punto a punto
dedicado con el controlador central, habitualmente llamado concentrador. Los
dispositivos no están directamente enlazados entre sí. A diferencia de la
topología en malla, la topología en estrella no permite el tráfico directo de
dispositivos. El controlador actúa como
un intercambiador, si un dispositivo que quiere mandar datos a otro, envía los
datos al controlador, que los retransmite al dispositivo final.
Una
topología en estrella es más barata que una topología en malla, en una estrella
cada dispositivo necesita solamente un enlace y un puerto de entrada y/o salida
para conectarse a cualquier número de dispositivos. Este factor hace que
también sea más fácil de instalar y reconfigurar. Además es necesario instalar
menor número de cables. Otra ventaja de esta red es su robustez. Si falla un
enlace, solamente este enlace se verá afectado. Todos los demás enlaces
permanecerán activos, mientras funcione el concentrador, se puede usar como
monitor para controlar los posibles problemas de los enlaces y par puentear los
enlaces con defectos.
Sin
embargo, aunque una estrella necesita menos cable que una malla, cada nodo debe
estar enlazado al nodo central. Por esta razón, en la estrella se requiere más
cable que en otras topologías de red (como el árbol, el anillo o el bus).
Árbol
La
topología de árbol es una variante de la de estrella. Como en la estrella, los
nodos del árbol están conectados a un concentrador que controla el tráfico de la red. Sin
embargo, no todos los dispositivos se conectan directamente al concentrador
central. La mayoría de los dispositivos se conectan a un concentrador
secundario que a su vez, se conecta al concentrador central.
El
concentrador central del árbol es un concentrador activo. Un concentrador
activo contiene un repetidor, es decir, un dispositivo hardware que regenera
los patrones de bits recibidos antes de transmitirlos. Retransmitir las señales
de esta forma amplificara su potencia e incrementa la distancia a la que puede
viajar al señal.
Los
concentradores secundarios pueden ser activos o pasivos. Un concentrador pasivo
proporciona solamente una conexión física entre los dispositivos conectados.
Las
ventajas y las desventajas de una topología en árbol son las mismas que la de
una estrella. Sin embargo, la inclusión de concentradores secundarios tiene dos
ventajas más. Primero, permite que se conecten más dispositivos a un único
concentrador central y puede, por tanto, incrementar la distancia que puede
viajar la señal entre dos dispositivos, segundo, permite a la red aislar y
priorizar las comunicaciones de distintas computadoras. Por ejemplo, las
computadoras conectadas a un concentrador secundario pueden tener mayor
prioridad que las conectadas a otro concentrador secundario de esta forma los
diseñadores de la red y el operador pueden garantizar que los datos sensibles
con restricciones de tiempo no tienen que esperar para acceder a la red.
La
tecnología de TV por cable es un buen ejemplo de topología en árbol, ya que el
cable principal, que sale de las instalaciones centrales, se divide en grandes
ramas y cada rama se subdivide en otras más pequeñas hasta que se llega a los
consumidores finales. Los concentradores se usan cada vez que se divide el
cable.
Bus
Todos los
ejemplos anteriores describen configuraciones punto a punto. Sin embargo, una
topología de bus es multipunto. Un cable largo actúa como una red troncal que
conecta todos los dispositivos en la red.
Los nodos
se conectan al bus mediante cables de conexión (latiguillos) y sondas. Un
cable de conexión es una conexión que va desde el dispositivo hasta el
cable principal. Una sonda es un conector que, o bien se conecta al cable
principal, o se pincha en el cable para crear un contacto con el núcleo
metálico. Cuando las señales viajan a través de la red troncal, parte de su
energía se transforma en calor, por lo que la señal se debilita a medida que
viaja por el cable. Por esta razón, hay un límite en el número de conexiones
que un bus puede soportar y en la distancia entre estas conexiones.
Entre las
ventajas de la topología de bus se incluye la sencillez de instalación. El
cable troncal puede tenderse por el camino más eficiente y, después, los nodos
se pueden conectar al mismo mediante líneas de conexión de longitud variable.
De esta forma se puede conseguir que un bus use menos cable que una malla, una
estrella o una topología en árbol. Por ejemplo en una estrella cuatro
dispositivos situados en la misma habitación necesitarían cuatro cables de
longitud suficiente para recorrer todo el camino hasta el concentrador. Un bus
elimina esta redundancia. Sola mente el cable troncal se extiende toda la
habitación. Cada línea de conexión únicamente tiene que ir hasta el punto de la
troncal más cercana.
Entre sus
desventajas se incluye lo dificultoso de su reconfiguración y del aislamiento
de los fallos. Habitualmente los buses se diseñan para tener una eficiencia
óptima cuando se instalan. Por tanto, puede ser difícil añadir nuevos
dispositivos. Como se dijo anteriormente, la reflexión de la señal en los
conectores puede causar degradación de su calidad. Esta degradación se puede
controlar limitando el numero y el
espacio de los dispositivos conectados a una determinad longitud de cable.
Añadir nuevos dispositivos puede obligar a modificar o reemplazar el cable
troncal.
Además un
fallo o rotura del bus interrumpe todas las transmisiones, incluso entre
dispositivos que están en la parte de red que no falla. Esto se debe a que el área dañada refleja las señales
hacia la dirección del origen, creando ruido en ambas direcciones
Anillo
En un a
topología de anillo cada dispositivo tienen una línea de conexión dedicada y
punto a punto solamente con los dos dispositivos que están a sus lados. La
señal pasa a lo largo del anillo en una dirección, o de dispositivo a
dispositivo, hasta alcanza su destino. Cada dispositivo del anillo incorpora un
repetidor. Cuando un anillo recibe una
señal para otro dispositivo, su repetidor regenera los bits y los retransmite
al anillo.
Un anillo es relativamente fácil de instalar y
reconfigurar. Cada dispositivo esta enlazado solamente a sus vecinos inmediatos
(bien físicos o lógicos). Para añadir o quitar dispositivos, solamente hay que
mover dos conexiones. Las únicas
restricciones están relacionadas con aspectos del medio físico y el tráfico
(Máxima longitud del anillo y número de dispositivos). Además, los fallos se
pueden aislar de forma sencilla.
Generalmente, en un anillo hay una señal en
circulación continuamente. Si un dispositivo no recibe una señal en un periodo
de tiempo especificado, puede emitir una alarma. La alarma alerta al operador
de red de la existencia del problema y de su localización.
Sin
embargo, el tráfico unidireccional puede ser una desventaja. En anillos
sencillos, una rotura del anillo (como por ejemplo una estación inactiva) puede
inhabilitar toda la red. Esta debilidad se puede resolver usando un anillo dual
o un conmutador capaz de puentear la ruptura.
