Topología de Redes

Se llama topología de una Red al patrón de conexión entre sus nodos, es decir, a la forma en que están interconectados los distintos nodos que la forman. Los Criterios a la hora de elegir una topología,  en  general,  buscan  que  eviten  el  coste  del  encaminamiento  (necesidad  de  elegir  los  caminos  más simples entre el nodo y los demás), dejando en segundo plano factores como la renta mínima, el coste  mínimo,  etc.  Otro  criterio  determinante  es  la  tolerancia  a  fallos o facilidad  de  localización  de  éstos.  También tenemos que tener en cuenta la facilidad de instalación y reconfiguración de la Red.

Hay dos clases generales de topología utilizadas en Redes de Area Local:

Topología tipo Bus y  Topología tipo Anillo. A partir de ellas derivan otras que reciben nombres distintos dependiendo de las  técnicas  que  se  utilicen  para  acceder  a  la  Red o para  aumentar  su  tamaño.  Algunas  personas  consideran también la topología Estrella, en la que todos los nodos se conectan a uno central.  Aunque  en algunos casos se utilice, una configuración de este tipo no se adapta a la filosofía LAN, donde uno de  los factores más característicos es la distribución de la capacidad de proceso por toda la Red.  En una  Red Estrella gran parte de la capacidad de proceso y funcionamiento de la Red estarán concentradas en  el nodo central, el cual deberá de ser muy complejo y muy rápido para dar un servicio satisfactorio a  todos los nodos.

Topología en bus

Una Red en forma de Bus o Canal de difusión es un camino de comunicación bidireccional con puntos de terminación bien definidos. Cuando una estación trasmite, la señal se propaga a ambos lados  del emisor hacia todas las estaciones conectadas al Bus hasta llegar a las terminaciones del mismo. Así,  cuando  una  estación  trasmite  su  mensaje  alcanza  a  todas  las  estaciones,  por  esto  el  Bus  recibe  el  nombre de canal de difusión.

Otra propiedad interesante es que el Bus actúa como medio pasivo y por lo tanto, en caso de  extender la longitud de la red, el mensaje no debe ser regenerado por repetidores (los cuales deben ser  muy fiables para mantener el funcionamiento de la red). En este tipo de topología cualquier ruptura en el  cable impide la operación normal y es muy difícil de detectar. Por el contrario, el fallo de cualquier nodo  no impide que la red siga funcionando normalmente, lo que permite añadir o quitar nodos a la red sin  interrumpir su funcionamiento.

Una variación de la topología en Bus es la de árbol, en la cual el Bus se extiende en más de una  dirección facilitando el cableado central al que se le añaden varios cables complementarios. La técnica  que  se  emplea  para  hacer  llegar  la  señal a todos los nodos es utilizar dos frecuencias distintas para  recibir y transmitir. Las características descritas para el Bus siguen siendo válidas para el árbol.

Topología en anillo

Esta   se   caracteriza   por   un   camino   unidireccional   cerrado   que   conecta   todos   los   nodos.

Dependiendo del control de acceso al medio, se dan nombres distintos a esta topología: Bucle; se utiliza  para designar aquellos anillos en los que el control de acceso está centralizado (una de las estaciones  se encarga de controlar el acceso a la red). Anillo; se utiliza cuando el control de acceso está distribuido  por toda la red. Como las características de uno y otro tipo de la red son prácticamente las mismas, se  utiliza el término anillo para las dos.

En cuanto a fiabilidad, presenta características similares al Bus: la avería de una estación puede  aislarse fácilmente, pero una avería en el cable inutiliza la red. Sin embargo, un problema de este tipo es  más fácil de localizar, ya que el cable se encuentra físicamente dividido por las estaciones. Las redes de  éste  tipo,  a  menudo,  se  conectan  formando  topologías  físicas  distintas  al  anillo,  pero  conservando  la  estructura  lógica  (camino  lógico  unidireccional)  de  éste.  Un  ejemplo  de  esto  es  la  topología  en  anillo/estrella.  En  esta  topología  los  nodos  están unidos  físicamente  a  un  conector  central  (llamado  concentrador  de  cables o centro  de  cableado)  en  forma  de  estrella,  aunque  se  sigue conservando la  lógica  del  anillo  (los  mensajes  pasan  por  todos  los  nodos).  Cuando  uno  de  los  nodos  falla,  el  concentrador aísla el nodo dañado del resto del anillo y permite que continúe el funcionamiento normal  de la red. Un concentrador admite del orden de 10 nodos.

 

Para expandir el anillo, se pueden conectar varios concentradores entre sí formando otro anillo,  de  forma  que  los  procedimientos  de  acceso  siguen  siendo  los  mismos.  Para  prevenir  fallos  en  esta  configuración se puede utilizar un anillo de protección o respaldo. De esta forma se ve como un anillo,  en  realidad,  proporciona  un  enlace  de  comunicaciones  muy  fiable  ya  que  no  sólo  se  minimiza  la  posibilidad de fallo, sino que éste queda aislado y localizado (fácil mantenimiento de la red).

El protocolo de acceso al medio debe incluir mecanismos para retirar el paquete de datos de la  red una vez llegado a su destino. Resumiendo, una topología en anillo no es excesivamente difícil de  instalar, aunque gaste más cable que un Bus, pero el coste de mantenimiento sin puntos centralizadores  puede ser intolerable. La combinación estrella/anillo puede proporcionar una topología muy fiable sin el  coste exagerado de cable como estrella pura. 

Topología estrella

La topología en estrella se caracteriza por tener todos sus nodos conectados a un controlador central. Todas las transacciones pasan a través del nodo central, siendo éste el encargado de gestionar y controlar todas las comunicaciones. Por ese motivo, el fallo de un nodo en particular es fácil de detectar y no daña al resto de la red, pero un fallo en el nodo central desactiva la red completa.

Una forma de evitar u solo controlador central y además aumentar el limite de conexión de nodos, así como una mejor adaptación al entorno, seria utilizar una topología en estrella distribuida.  Este tipo de topología esta basada en la topología en estrella pero distribuyendo los nodos en varios controladores centrales. El inconveniente de este tipo de topología es que aumenta el numero de puntos de mantenimiento.

Topología en estrella extendida: Esta topología es igual a la topología en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central también es el centro de otra estrella. Generalmente el nodo central está ocupado por un hub o un switch, y los nodos secundarios por hubs. La ventaja de esto es que el cableado es más corto y limita la cantidad de dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central. 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.