C-Andres Lois: Topologias de red (ventajas y desventajas)

Historia de las Topologias de red

Los inicio de Internet nos remontan a los años 60. En plena guerra fría, Estados Unidos crea una red exclusivamente militar, con el objetivo de que, en el hipotético caso de un ataque ruso, se pudiera tener acceso a la información militar desde cualquier punto del país.

Este red se creó en 1969 y se llamó ARPANET. En principio, la red contaba con 4 ordenadores distribuidos entre distintas universidades del país. Dos años después, ya contaba con unos 40 ordenadores conectados. Tanto fue el crecimiento de la red que su sistema de comunicación se quedó obsoleto. Entonces dos investigadores crearon el Protocolo TCP/IP, que se convirtió en el estándar de comunicaciones dentro de las redes informáticas (actualmente seguimos utilizando dicho protocolo).

ARPANET siguió creciendo y abriéndose al mundo, y cualquier persona con fines académicos o de investigación podía tener acceso a la red.

Las funciones militares se desligaron de ARPANET y fueron a parar a MILNET, una nueva red creada por los Estados Unidos.
La NSF (National Science Fundation) crea su propia red informática llamada NSFNET, que más tarde absorbe a ARPANET, creando así una gran red con propósitos científicos y académicos.
El desarrollo de las redes fue abismal, y se crean nuevas redes de libre acceso que más tarde se unen a NSFNET, formando el embrión de lo que hoy conocemos como INTERNET.

En 1985 la Internet ya era una tecnología establecida, aunque conocida por unos pocos.
El autor William Gibson hizo una revelación: el término "ciberespacio".
En ese tiempo la red era basicamente textual, así que el autor se baso en los videojuegos. Con el tiempo la palabra "ciberespacio" terminó por ser sinonimo de Internet.
El desarrollo de NSFNET fue tal que hacia el año 1990 ya contaba con alrededor de 100.000 servidores.

La nueva formula permitía vincular información en forma lógica y a través de las redes. El contenido se programaba en un lenguaje de hipertexto con "etiquetas" que asignaban una función a cada parte del contenido. Luego, un programa de computación, un intérprete, eran capaz de leer esas etiquetas para desplegar la información. Ese interprete sería conocido como "navegador" o "browser".

En 1993 Marc Andreesen produjo la primera versión del navegador "Mosaic", que permitió acceder con mayor naturalidad a la WWW.
La interfaz gráfica iba más allá de lo previsto y la facilidad con la que podía manejarse el programa abría la red a los legos. Poco después Andreesen encabezó la creación del programa Netscape.

Apartir de entonces Internet comenzó a crecer más rápido que otro medio de comunicación, convirtiendose en lo que hoy todos conocemos.

Algunos de los servicios disponibles en Internet aparte de la WEB son el acceso remoto a otras máquinas (SSH y telnet), transferencia de archivos (FTP), correo electrónico (SMTP), conversaciones en línea (IMSN MESSENGER, ICQ, YIM, AOL, jabber), transmisión de archivos (P2P, P2M, descarga directa), etc.

Definición

La topología de red se define como la cadena de comunicación usada por los nodos que conforman una red para comunicarse. Un ejemplo claro de esto es la topología de árbol, la cual es llamada así por su apariencia estética, por la cual puede comenzar con la inserción del servicio de internet desde el proveedor, pasando por el router, luego por un switch y este deriva a otro switch u otro router o sencillamente a los hosts (estaciones de trabajo), el resultado de esto es una red con apariencia de árbol porque desde el primer router que se tiene se ramifica la distribución de Internet dando lugar a la creación de nuevas redes o subredes tanto internas como externas. Además de la topología estética, se puede dar una topología lógica a la red y eso dependerá de lo que se necesite en el momento.

Una red informática está compuesta por equipos que están conectados entre sí mediante líneas de comunicación (cables de red, etc.) y elementos de hardware (adaptadores de red y otros equipos que garantizan que los datos viajen correctamente).

Una topología de red está formada por ciertos elementos que son los siguientes:
Nodos: los nodos son los equipos que almacenan y procesan datos para posteriormente enviarlos a otros nodos según sea necesario. En términos prácticos, los nodos suelen ser computadoras o algún dispositivo con el fin que ya hemos mencionado.
Cableado: en el caso de redes cableadas es necesario utilizar cables para montarla. Estos cables permiten transferir datos a altas velocidad entre los nodos o entre un nodo y un procesador central, dependiendo de cómo esté montada la red. Existen distintos tipos de cables que permiten transferir datos a distintas velocidades. En general la fibra óptica es el tipo más utilizado dado su alto rendimiento relación costo-rendimiento.
Switchs, hubs y/o concentradores: un switch puede jugar distintos papeles en una red, aunque su tarea básica es distribuir los datos al nodo que le sea indicado. Dependiendo del tipo de red también se le puede dar el nombre de concentrador. Existen incluso redes que posee múltiples switchs, aunque también se posible implementar topologías de red que no hacen uso de ningún switch. En algunos casos en lugar de un switch es posible encontrarnos con un hub, dependiendo siempre de la topología de red usada.
De acuerdo a cómo esté conformada la topología de red, le podemos dar distintos tipos de clasificaciones que ya mencionábamos anteriormente, es decir, la topología de red se puede clasificar en distintos tipos. Veamos a continuación en qué consisten cada uno de ellos.

Tipos de Topologías de Red

Las topologías de red se encuentran distribuidas en tipos según la forma en que las redes estén configuradas. Dependiendo de los nodos y los enlaces que existan entre ellos o entre un punto central, se puede hablar de distintos tipos de topología de red. Los tipos de topologías de red son 7 en total y los veremos aquí abajo en un apartado donde además de las características de cada uno también vamos a ver cuáles son sus ventajas y desventajas.
Topología de red en anillo
En este tipo de topología de red encontramos que cada equipo estará conectado a otros dos, y de esa manera se forma una ruta que, como indica el nombre de la topología, tendrá una forma de anillo o de círculo.
La dirección del tráfico puede variar según cómo esté configurada la red. Podemos tener por ejemplo una dirección en un solo sentido, que puede ser tanto hacia la derecha o hacia la izquierda, es decir, en el mismo sentido que los relojes o en sentido opuestos a ellos. También es posible hacer uso de una configuración bidireccional, de manera tal que los datos puedan viajar en ambos sentidos.
Entre las ventajas a la hora de utilizar la topología de red en anillo sin dudas lo más destacable es el orden que está red posee, ya que está muy bien estructurada. Posee además mayor rendimiento en comparación a otras topologías como por ejemplo la de bus lineal. Además de todo esto es no solo fácil de implementar sino también de modificar, ya que por si por ejemplo fuera necesario quitar un nodo solo se deben cambiar dos de las conexiones.
Si miramos las desventajas veremos que la principal es que si tenemos un nodo problemático entonces toda la red podría perder rendimiento. La forma más sencilla de evitar este problema es implementar una topología similar que ya veremos más abajo: la de anillo doble.
Otra desventaja es que cuanto mayor sea el número de nodos que conforman la red más tiempo demorarán los datos en llegar a ellos, ya que es necesario pasar por todos los anteriores.

Topología en anillo doble
Este tipo de topología de red nace a partir de la topología de red en anillo, y de hecho existe principalmente para solucionar una de las grandes desventajas que esta última presenta, aunque a su vez posee otros beneficios.
La topología de red en anillo doble posee una estructura parecida a la topología de red en anillo ya que en ella los nodos están conectados a cada nodo que se encuentra a su lado, es decir, cada nodo se conecta a otros dos, y entre todos forman un anillo.
¿En qué difiere con la topología de red en anillo tradicional entonces? Pues que existe un segundo canal que conecta todos los nodos, lo cual conforma un segundo anillo y de ahí que sea conocida como topología de red de anillo doble.
¿Cuáles son las ventajas de la topología de red de anillo doble? Primero y principal la redundancia, ya que gracias a que se usan dos canales se puede seguir operando en uno en caso de que el otro presente problemas, lo cual a su vez hace que la red pueda ser más confiable y sin dudas también más flexible. Aparte de esto posee las ventajas ya mencionadas en la topología de red de anillo común.
Como desventaja sin lugar a dudas la principal sería su costo, ya que nos costará mucho más que una topología de red de anillo tradicional. Fuera de esto también puede presentar problema en la distribución del ancho de banda, dependiendo de la cantidad de nodos que conformen la red.

Topología de red de bus lineal
Es probablemente el tipo de topología de red más sencillo. Conocido como topología de red línea, de bus, o una mezcla de ambas, este tipo de topología cuenta con un único canal al cual se conectan todos los nodos. Este canal es el que recibe el nombre de bus y es utilizado por todos los nodos que forman parte de la red y es allí donde se producen todas las comunicaciones e intercambios de datos.
La topología de red en bus es excelente para compartir datos entre varios equipos de forma simultánea, dado que estos tienen un mismo canal de comunicación que se comparte entre todos ellos.
¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de este tipo de topología de red? En este caso las ventajas son ciertamente menos que las desventajas. Para empezar, la topología de red en bus lineal es fácil de montar y también de expandir, es relativamente simple lo que hace fácil trabajar con ella y en términos de espacio está bien optimizada.
Sin embargo posee algunas desventajas serias, como una limitación en el número de equipos conectados dependiendo de la velocidad de transmisión de los datos. Además de eso es difícil encontrar el origen de fallos y cualquier problema en el canal impactará en todos los nodos conectados.

Topología de red en estrella
La topología de red en estrella es uno de los tipos más simples y en cierta forma es bastante parecida a la de bus línea ya que todos los nodos tienen un punto de conexión en común, solo que en esta ocasión no se trata de un canal en común que los conecta a todos ellos.
En la topología de red en estrella los nodos están todos conectados con un punto en común que recibe el nombre de concentrador. Este punto en común es por donde pasan todos los datos que son despachados a cada nodo según sea necesario, y por supuesto cualquier dato que un nodo envíe también pasará por allí.
La topología de red en estrella posee una serie de ventajas que incluyen por ejemplo la capacidad para poder agregar, mover o quitar nodos muy fácilmente, es decir que es extremadamente fácil de reconfigurar. Si un nodo falla el resto de los nodos de la red no se verán afectados, y además las fallas suelen ser muy fáciles de detectar.
La principal desventaja de la topología de red en estrella es sin lugar a dudas el punto central, ya que si hay algún problema en el concentrador entonces toda la red se verá afectada por el mismo. Otro problema es su costo, dado que por lo general se necesitan más cables que los usados en las topologías de red en bus y en forma de anillo por ejemplo.

Topología jerárquica o de árbol
La topología de red jerárquica o de árbol es otro tipo de topología de red muy utilizado. Se podría decir que esta topología es similar a la topología de red en estrella, aunque un poco más compleja, dado que en realidad estaría conformada por dos o más redes en estrellas pero que no están conectadas entre sí.
En la topología de red jerárquica se cuenta con un switch central al cual están conectadas el resto de las subredes, que por supuesto cada una de ellas cuenta con un nodo propio, es decir, a partir de un solo switch se extienden varias redes adicionales independientes unas de otras. La forma gráfica de esta topología es similar a la de un árbol o a un orden de jerarquía, de lo cual deriva su nombre por supuesto.
Las ventajas de la topología de red jerárquica incluyen un cableado de nodo a nodo para cada red individual que la conforma, lo cual da independencia de las otras redes. Suele ser de alta velocidad y por lo general además es fácil detectar problemas.
La topología de red jerárquica posee una serie de desventajas, siendo la mayor de todas el switch principal sin dudas, ya que si el mismo sufre algún problema entonces la red entera se verá afectada, incluyendo cualquier subred. Junto a esto, es una topología difícil de montar y de configurar, y además es bastante costosa dado que se necesita una gran cantidad de cableado para poder montarla.

Topología de red irregular
Y finalmente tenemos a la topología de red irregular. Mientras que en todas las otras topologías de red que vimos a lo largo del artículo es posible distinguir algún tipo de patrón o estructura organizada en la red, en la topología de red irregular esto no sucede.
En la topología de red irregular no vamos a encontrar ninguna organización ni patrón que sea seguido como sucede en los otros tipos de topología de red. Los cables no tienen un orden y de cada nodo pueden salir distintas cantidades de cables. Este tipo de red es a la que a veces se llega por accidente cuando la topología no es planeada de forma adecuada, o bien se utiliza de manera provisoria mientras se requiere hacer uso de una red que todavía se encuentra en proceso de ser montada.
Ventajas como tal en realidad no posee, aunque dependería del cableado. Dado que no se sigue un patrón no se puede decir por ejemplo que todas las redes irregulares posean una redundancia por ejemplo, aunque ciertamente pueden tenerla. Si una red irregular posee alguna ventaja o no debe ser examinado caso por caso, lo cual no ocurre en redes con una topología mejor definida.
Como desventaja sin lugar a dudas se vuelve más difícil encontrar errores, además puede darse el caso de que se estén utilizando cables demás de forma innecesaria, aumentando así los costos. No es una topología que se recomiende para redes que sean muy importantes, aunque a veces se vuelve necesario implementarla en redes que manejan un rápido crecimiento hasta que pueda darse con la topología de red más adecuada.

Topología en malla
La topología en malla es probablemente una de las mejores que existen, y se inspira en parte en la topología de red en forma de anillo aunque es más compleja que eso ya que en este caso todos los equipos se encuentra conectados con todos. Sí, esto implica una gran cantidad de cables, pero los beneficios sin lugar a dudas son muy grandes.
En la topología en malla no se hace uso de un punto central, ya que no es requerido para nada, dado que todos los nodos están conectados entre sí es posible transferir datos de uno a otro de diversas formas sin necesidad de contar con un solo punto en común entre todos ellos, distinto por ejemplo a lo que ocurre en la topología en estrella o en la topología de bus lineal.
Como desventaja la única realmente existente es el costo, ya que se elevará mucho dado la gran cantidad de cableado que se necesita para montarla, pero dejando eso de lado el resto en realidad son puros beneficios.
La redundancia de la topología en malla es sin dudas inigualable, ya que todos los nodos se conectan con todos, de forma que es posible usar una ruta alternativa si alguna presenta problemas. Al no utilizar un concentrador o similar su mantenimiento se vuelve más complejo, y además de esto reconfigurarla es más sencillo de lo que parece a primera vista.

VENTAJAS DE LA TOPOLOGÍAs individualmente
Topología de anillo ventajas y desventajas
Ventajas
Fácil de instalar y simple resolución de problemas, ya que se pueden localizar más rápido alguna falla en los cables.
Garantiza un sistema de acceso a recursos equitativo.
No disminuye el rendimiento al conectarse muchas computadoras en la red.
Mejor fluidez en los datos.
Sistema operativo con un único canal.
Buena comunicación a larga distancia.
Poca posibilidad de colisión de datos.
Desventajas
Al cortarse o dañarse un cable, afecta todo el sistema de red.
Los datos deberán pasar por cada uno de las computadoras, lo que puede generar lentitud.
Es difícil agregar o eliminar un nodo en la red, lo que puede causar problemas en el sistema.
La falla en la transmisión de algún nodo afectara notablemente todo la red.
Lentitud en la transferencia de datos, entre todas las computadoras.

T
opología de bus ventajas y desventajas

Ventajas
Fácil conexión de dispositivos a la red, si estos cumplen con el mecanismo de conexión adecuado.
Se pueden conectar nuevos dispositivos inmediatamente a la red sin afectarla.
Necesita de poco cable para funcionar, lo que genera menor gasto.
Los datos fluyen libremente en la red.
El cable de conexión se puede extender para conectar más dispositivos.
Los terminadores están hechos de condensadores y resistencias, para que no necesite de energía.
Puede producirse degradación de la señal de red.
Se trata de una red que necesita ocupar mucho espacio.
Desventajas
Tamaño de limitado, ya que solo pueden conectarse una cantidad máxima de computadoras, dependiendo del largo del cable.
Aumenta el registro de colisiones, debido a la longitud limitada.
Al tratar de aumentar el tamaño del cable, se pueden generar problemas de perdida de señal de datos.
El sistema se puede tornar lento, debido al uso de un solo cable troncal.
Alternativas de seguridad limitadas, ya que al usar un mismo cable cualquier transmisión de datos u opciones de seguridad serán vistas por todos.
Topología de estrella ventajas y desventajas
Ventajas
Disminuye la posibilidad de fallas, debido a su distribución de estrella.
Oportunidad de agregar, eliminar o cambiar algunos de los nodos sin perjudicar el funcionamiento.
Si existe un problema en algunas de las computadoras, se puede rastrear fácilmente a través del servidor central.
Cada nodo depende de un cable independiente.
Los paquetes de datos no deberán pasara por varios nodos, lo que incementa su rendimiento.
Desventajas
Inevitable dependencia del servidor central.
Si se cae la conexión en el punto central, automáticamente se perderá también en todo la red.
Genera un mayor costo de implementación, ya que se requieren de muchos más cables y elementos por separado.
El rendimiento de la red, depende netamente del rendimiento del servidor central.
Al sufrir daños el host, deja vulnerable a toda la red.

Topología de árbol ventajas y desventajas
Ventajas
Reduce el tráfico de red.
Permite tener varios servidores de red.
Expansión de nodos es simple y fácil de manejar, ya que solo necesita agregar un concentrador.
El control de una red grande es mucho más fácil aplicando este tipo de topologías.
Fácil detección de fallas, problemas y errores.
Todas las computadoras participantes podrán tener acceso a cualquier dispositivo de la red.
Desventajas
Es una de las topologías más costosas en implementar.
Requieres de una gran cantidad de cableado para funcionar.
Se necesita mucho más mantenimiento, ya que al ser un sistema de red grande requiere de más dedicación.
Es más difícil de configurar, debido a el gran tamaño.

Topología de malla ventajas y desventajas
Ventajas
Permite llevar la información de un nodo a otros por diferentes rutas.
Cada nodo tiene su propia comunicación con los demás servidores.
No existen problemas de gráficos, ya que cuentan con enlaces específicos a cada computadora.
Genera mayor privacidad y seguridad.
El tamaño de red se puede cambiar fácilmente.
No requiere de un nodo central, lo que genera poco mantenimiento.
No existe ninguna interrupción en las comunicaciones.
Desventajas
Cuenta con una configuración inicial complicada, ya que se necesita de mucho más tiempo.
Cada uno de los dispositivos son saturados de responsabilidad, ya que no solo funcionan como enrutadores sino también se encargan de enviar datos.
Requiere de gran cantidad de cables, lo que causa un mayor costo.
El aumento de la carga de trabajo a cada nodo causa tensión, es decir, necesita de mayor energía.

Conclusión
Como hemos visto existen una buena cantidad de topologías de red. Las topologías de red varían de unas a otras dependiendo de cómo estén montadas las rutas entre los nodos. Una topología de red es, básicamente, la manera en que una red se encuentra organizada, y esto determinará a cuál tipo pertenecerá.
Dependiendo de cómo esté configurada una red se puede hablar de distintas topologías, incluyendo las siguientes: topología de red de bus lineal, topología de red en anillo, topología de red en anillo doble, topología de red en estrella, topología de red jerárquica o de árbol, topología en malla y topología de red irregular.
Cada tipo de topología de red presenta una serie de características, ventajas y desventajas que hace que sean diferentes entre sí. El uso de la topología de red correcta es importante para reducir costos y así no gastar demás, también es importante para lograr la velocidad de transmisión de datos adecuada y, dependiendo de qué tan crítica sea la red, para lograr una redundancia en caso que se presenten fallos en alguna ruta, en un nodo o en un concentrador o switch.

Cuadro de ventajas y desventajas de forma general