TEMA 4. CLASIFICACIÓN Y TOPOLOGÍA DE REDES

CLASIFICACIÓN Y TOPOLOGÍAS DE REDES

Las redes informáticas se pueden clasificar de diversas maneras, dependiendo de sus características y alcance. A continuación, se describen las clasificaciones más comunes:

Por su alcance geográfico

El alcance geográfico en redes informáticas se refiere a la extensión física o geográfica de la red. En la actualidad el alcance geográfico de las redes de computadoras se clasifica de la siguiente manera:

Local Area Network (LAN)

Si una red está formada por más de un ordenador, esta recibe el nombre de Local Area Network (LAN). Una red local de tales características puede incluir a dos ordenadores en una vivienda privada o a varios miles de dispositivos en una empresa. Asimismo, las redes en instituciones públicas como administraciones, colegios o universidades también son redes LAN. Un estándar muy frecuente para redes de área local por cable es Ethernet. Otras opciones menos comunes y algo obsoletas son las tecnologías de red ARCNET, FDDI y Token Ring. La transmisión de datos tiene lugar o bien de manera electrónica a través de cables de cobre o mediante fibra óptica de vidrio.

Si se conectan más de dos ordenadores en una red LAN, se necesitan otros componentes de red como hubs, bridges y switches, es decir, concentradores, puentes de red y conmutadores, los cuales funcionan como elementos de acoplamiento y nodos de distribución. El tipo de red conocido como LAN o red de área local fue desarrollado para posibilitar la rápida transmisión de cantidades de datos más grandes. En función de la estructura de la red y del medio de transmisión utilizado se puede hablar de un rendimiento de 10 a 1.000 Mbit/s. Asimismo, las redes LAN permiten un intercambio de información cómodo entre los diversos dispositivos conectados a la red. Por ello, en el entorno empresarial es habitual que varios equipos de trabajo puedan acceder a servidores de archivos comunes, a impresoras de red o a aplicaciones por medio de la red LAN.

Si la red local tiene lugar de manera inalámbrica, se puede hablar en este caso de una Wireless Local Area Network (WLAN) o red de área local inalámbrica y los fundamentos básicos de los estándares de la red WLAN quedan definidos por la familia de normas IEEE 802.11. Las redes locales inalámbricas ofrecen la posibilidad de integrar terminales cómodamente en una red doméstica o empresarial y son compatibles con redes LAN Ethernet, aunque el rendimiento es, en este caso, algo menor que el de una conexión Ethernet.

El alcance de una Local Area Network depende tanto del estándar usado como del medio de transmisión y aumenta a través de un amplificador de señal que recibe el nombre de repetidor (repeater). En el caso de la ampliación Gigabit Ethernet por medio de fibra de vidrio, se puede llegar a un alcance de señal de varios kilómetros. No resulta muy habitual, sin embargo, que las Local Area Networks estén formadas por más de una estructura. El grupo de redes LAN geográficamente cercanas puede asociarse a una Metropolitan Area Network (MAN) o Wide Area Network (WAN) superiores.

Metropolitan Area Network (MAN)

La Metropolitan Area Network (MAN) o red de área metropolitana es una red de telecomunicaciones de banda ancha que comunica varias redes LAN en una zona geográficamente cercana. Por lo general, se trata de cada una de las sedes de una empresa que se agrupan en una MAN por medio de líneas arrendadas. Para ello, entran en acción routers de alto rendimiento basados en fibra de vidrio, los cuales permiten un rendimiento mayor al de Internet y la velocidad de transmisión entre dos puntos de unión distantes es comparable a la comunicación que tiene lugar en una red LAN.

 

 Los operadores que desempeñan actividades internacionales son los encargados de poner a disposición la infraestructura de las redes MAN. De esta manera, las ciudades conectadas mediante Metropolitan Area Networks pueden contar a nivel suprarregional con Wide Area Networks (WAN) y a nivel internacional con Global Area Networks (GAN).

Para una red MAN, la red Metro Ethernet supone una técnica especial de transmisión con la que se pueden construir redes MEN (Metro Ethernet Network) sobre la base de Carrier Ethernet (CE 1.0) o Carrier Ethernet 2.0 (CE 2.0).

El estándar para redes inalámbricas regionales de mayor envergadura, es decir, las denominadas Wireless Metropolitan Area Networks (WMAN), fue desarrollado con IEEE 802.16. Esta tecnología de WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) permite crear las llamadas redes WLAN hotzones, que consisten en varios puntos de acceso WLAN interconectados en diferentes localizaciones. Las redes WMAN se utilizan para ofrecer a los usuarios una potente conexión a Internet en aquellas regiones que carecen de infraestructura para ello, y es que el DSL, el estándar habitual de transmisión, solo está disponible técnicamente donde hay hilos de cobre.

Wide Area Network (WAN)

Mientras que las redes Metropolitan Area Networks comunican puntos que se encuentran cerca unos de los otros en regiones rurales o en zonas de aglomeraciones urbanas, las Wide Area Networks (WAN) o redes de área amplia se extienden por zonas geográficas como países o continentes. El número de redes locales o terminales individuales que forman parte de una WAN es, en principio, ilimitado. Mientras que las redes LAN y las MAN pueden establecerse a causa de la cercanía geográfica del ordenador o red que se tiene que conectar en base a Ethernet, en el caso de las Wide Area Networks entran en juego técnicas como IP/MPLS (Multiprotocol Label Switching), PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), SDH (Synchronous Digital Hierarchy), SONET  (Synchronous Optical Network), ATM (Asynchronous Transfer Mode) y, rara vez, el estándar obsoleto X.25. En la mayoría de los casos, las Wide Area Networks suelen pertenecer a una organización determinada o a una empresa y se gestionan o alquilan de manera privada. Los proveedores de servicios de Internet también hacen uso de este tipo de redes para conectar las redes corporativas locales y a los consumidores a internet.

¿Qué son las topologías de red?

La topología de red se refiere a la forma en que los nodos y las conexiones se organizan física y lógicamente en una red. Las redes constan de una serie de enlaces y nodos. Los nodos incluyen dispositivos como enrutadores, conmutadores, repetidores y computadoras. Una topología de red describe cómo se organizan estos componentes entre sí y cómo se mueven los datos a través de la red.

La topología de red afecta muchos aspectos de la funcionalidad de la red, incluyendo las velocidades de transferencia de datos, la eficiencia de la red y la seguridad de la red. Hay varios tipos de topología diferentes, y beneficios y desventajas específicas que acompañan a cada tipo. Es importante tener en cuenta estos atributos al decidir qué topología es la más adecuada para una red.

¿Cuáles son los componentes de las topologías de red?

Una red se compone de nodos—los puntos de conexión en una red—y los enlaces que los conectan. Por ejemplo, en una red de área local (LAN), cada computadora es un nodo. Un enrutador es un dispositivo que actúa como un nodo cuando conecta su computadora a Internet. Un puente de red es un tipo de nodo que conecta dos segmentos de red entre sí, lo que permite que los datos fluyan entre ellos. Un repetidor recibe información, la limpia de ruido y luego retransmite la señal al siguiente nodo de la red.

Los enlaces son los medios de transmisión que se emplean para enviar información entre los nodos de su red. El tipo de enlace más común es un cable, aunque el tipo de cable que se emplea depende de la red que se está creando. Por ejemplo, los cables coaxiales se emplean comúnmente para redes LAN; los cables de par trenzado se emplean ampliamente en líneas telefónicas y en redes de telecomunicaciones; los cables de fibra óptica transportan pulsos de luz que comunican datos y, a menudo, se emplean para Internet de alta velocidad y cables de comunicación submarinos.

Topología física frente a topología lógica

Una topología de red describe dos aspectos diferentes de una red de comunicaciones: la topología física y la topología lógica. Una topología de red física describe la ubicación de cada componente en la red y cómo están conectados físicamente. Un mapa de topología de red puede ayudar a los administradores de red a visualizar cómo se conectan los dispositivos entre sí y cómo organizar mejor los enlaces y nodos.

La topología lógica describe cómo los dispositivos de red parecen estar conectados entre sí y cómo fluyen los datos a través de la red. Los datos no necesariamente fluyen omnidireccionalmente en todas las redes, y la topología lógica de la red puede ilustrar cómo deben transferirse los datos y el número de enlaces y nodos por los que viajan los datos antes de llegar a su destino.

¿Cuáles son los tipos de topologías de red?

Los administradores de red a menudo usan diagramas de topología de red para comprender dónde ubicar mejor los nodos y enlaces, pero no necesariamente comienzan desde cero. Hay varios tipos de topologías de red, entre ellas: topología punto a punto, topología de bus, topología de anillo, topología de estrella, topología de árbol, topología de malla y topología híbrida.

Topología punto a punto

Una red punto a punto, o una topología de puntos, es la red más fácil de entender y el tipo de topología de red más básico. Son simplemente dos nodos que están conectados por un único enlace. Los datos viajan ida y vuelta entre estos dos endpoints. Si bien este es el tipo de red más fácil de configurar, su simplicidad es su propia desventaja. Una topología punto a punto no es aplicable a la mayoría de los casos de uso modernos.

Topología de bus

En una red de bus, cada nodo está conectado a un solo cable, como paradas de bus que se bifurcan desde una ruta de bus. Toda la transmisión de datos fluye a través de esa única conexión central. Debido a que todo está conectado en línea recta a partir de un cable central, es una topología rentable y fácil de configurar y agregar nuevos nodos.

Sin embargo, un enlace central compartido tiene inconvenientes. En un sistema que tiene un enlace central con muchas dependencias, una falla de ese enlace central hace que todas las dependencias fallen. Las redes de bus tampoco son tan seguras como otros tipos debido a este enlace central compartido. Además, cuantos más nodos compartan un cable central, más lenta es una red.

Topología de anillo

En una red de anillo, los nodos y enlaces se organizan en un anillo. Cada nodo tiene exactamente dos vecinos. En una red de este tipo, los repetidores se emplean para garantizar que los datos puedan llegar a los nodos que están más alejados entre sí en el anillo. Los datos generalmente fluyen unidireccionalmente en una red de anillo.

Este tipo de redes son baratas de instalar y ampliar, y los datos fluyen rápidamente dentro de la red. Pero una falla de un solo nodo puede colapsar toda la red. Las redes de doble anillo se emplean para protegerse contra este tipo de fallas.

Una red de doble anillo presenta dos anillos concéntricos en lugar de uno, y los anillos envían datos en direcciones opuestas. El segundo anillo se emplea cuando hay una falla en el primer anillo, y este tipo de red se emplea a menudo para dar soporte a infraestructuras críticas.

Topología de estrella

En una red de estrella, todos los nodos están conectados a un hub central. Los nodos se colocan alrededor de ese hub central en una forma que se asemeja aproximadamente a una estrella.

Este tipo de topología facilita la resolución de problemas con un nodo en particular. Si falla un solo nodo, el resto de la red no se ve afectada. Dicho esto, si el hub central deja de funcionar, toda la red deja de funcionar con él. En una red de estrella, el rendimiento de toda la red depende del hub central y de las conexiones a este.

Topología de árbol

Es útil pensar en una topología de árbol como una combinación de una red de bus y una red de estrella. En una topología de árbol, sigue habiendo un hub central que lo conecta todo, pero en lugar de nodos individuales que se ramifican desde ese nodo raíz central, se trata de otras redes de estrella. Esta topología permite que más dispositivos

se conecten a un centro de datos central, lo que acelera el flujo de datos. Al igual que en una red de estrella, identificar problemas con nodos individuales es relativamente fácil.

Las topologías de árbol tienen los mismos inconvenientes que las redes de bus y de estrella, a saber, la vulnerabilidad a un único punto de falla. Si esa conexión central falla, todo falla.

Topología de malla

En una red de malla, cada dispositivo está conectado al menos a otro nodo de la red. En una red de malla completa, cada nodo está conectado a todos los demás nodos. En una red de malla parcial, solo algunos de los nodos se conectan directamente entre sí, mientras que otros necesitan pasar a través de nodos adicionales para llegar al nodo objetivo.

Dado que los nodos pueden comunicarse directamente entre sí, en lugar de a través de un hub central, la comunicación en una red de malla suele ser muy rápida. Un gran ejemplo de una red de malla es Internet en sí, donde cada computadora es un nodo en una red proporcionada por diferentes proveedores de servicios de Internet que también se conectan entre sí. Los proveedores de malla como NYC Mesh emplean una red de malla para proporcionar Internet inalámbrico en una de las ciudades más pobladas de Estados Unidos.

Debido a que las redes de malla tienen múltiples rutas por las que puede viajar la información, son más resilientes que muchas otras topologías y pueden seguir funcionando si falla un nodo o una conexión. Las redes de malla también ofrecen una mayor seguridad—si un nodo es atacado o comprometido, puede ser reemplazado.

Sin embargo, las redes de malla suelen ser costosas de configurar y requieren muchos cables para establecer las conexiones. La malla de múltiples rutas también puede complicar la instalación y generar costos de mantenimiento más altos que en otros tipos de topologías.

Topología híbrida

Una topología de red híbrida es cualquier tipo de red que emplea una combinación de topologías. Una red de árbol que combina una red en estrella y una red de bus es un tipo de topología híbrida.

Las redes híbridas ofrecen flexibilidad y ayudan a las organizaciones a diseñar una topología que satisfaga específicamente sus necesidades. Sin embargo, crear una arquitectura de red personalizada puede ser un desafío y puede requerir más cableado y dispositivos de red, lo que aumenta los costos de mantenimiento.