Topología de la red - Network topology
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La topología de red es la disposición de los elementos ( enlaces , nodos , etc.) de una red de comunicaciones. La topología de red se puede utilizar para definir o describir la disposición de varios tipos de redes de telecomunicaciones, incluidas redes de radio de mando y control , buses de campo industriales y redes informáticas .
La topología de red es la estructura topológica de una red y se puede representar física o lógicamente. Es una aplicación de la teoría de grafos en la que los dispositivos de comunicación se modelan como nodos y las conexiones entre los dispositivos se modelan como enlaces o líneas entre los nodos. La topología física es la ubicación de los diversos componentes de una red (por ejemplo, la ubicación del dispositivo y la instalación de cables), mientras que la topología lógica ilustra cómo fluyen los datos dentro de una red. Las distancias entre los nodos, las interconexiones físicas, las velocidades de transmisión o los tipos de señales pueden diferir entre dos redes diferentes, aunque sus topologías lógicas pueden ser idénticas. La topología física de una red es una preocupación particular de la capa física del modelo OSI .
Se encuentran ejemplos de topologías de red en redes de área local ( LAN ), una instalación de red informática común. Cualquier nodo dado en la LAN tiene uno o más enlaces físicos a otros dispositivos en la red; El mapeo gráfico de estos enlaces da como resultado una forma geométrica que se puede utilizar para describir la topología física de la red. Se ha utilizado una amplia variedad de topologías físicas en las LAN, que incluyen anillo , bus , malla y estrella . Por el contrario, el mapeo del flujo de datos entre los componentes determina la topología lógica de la red. En comparación, las redes de área de controladores , comunes en los vehículos, son principalmente redes de sistemas de control distribuidos de uno o más controladores interconectados con sensores y actuadores sobre, invariablemente, una topología de bus físico.
Topologías
Existen dos categorías básicas de topologías de red, topologías físicas y topologías lógicas.
El diseño del medio de transmisión utilizado para vincular dispositivos es la topología física de la red. Para medios conductores o de fibra óptica, esto se refiere al diseño del cableado , la ubicación de los nodos y los enlaces entre los nodos y el cableado. La topología física de una red está determinada por las capacidades de los dispositivos y medios de acceso a la red, el nivel de control o tolerancia a fallas deseado y el costo asociado con el cableado o los circuitos de telecomunicaciones.
Por el contrario, la topología lógica es la forma en que actúan las señales en los medios de la red, o la forma en que los datos pasan a través de la red de un dispositivo al siguiente sin tener en cuenta la interconexión física de los dispositivos. La topología lógica de una red no es necesariamente la misma que su topología física. Por ejemplo, la Ethernet de par trenzado original que usaba concentradores repetidores era una topología de bus lógica llevada a una topología en estrella física. Token Ring es una topología de anillo lógica, pero está conectada como una estrella física desde la unidad de acceso a medios . Físicamente, AFDX puede ser una topología en estrella en cascada de múltiples conmutadores Ethernet redundantes duales; sin embargo, los enlaces virtuales AFDX se modelan como conexiones de bus de un solo transmisor con conmutación de tiempo , siguiendo así el modelo de seguridad de una topología de bus de un solo transmisor utilizado anteriormente en aviones. Las topologías lógicas suelen estar estrechamente asociadas con los métodos y protocolos de control de acceso a los medios. Algunas redes pueden cambiar dinámicamente su topología lógica mediante cambios de configuración en sus enrutadores y conmutadores.
Enlaces
Los medios de transmisión (a menudo denominados en la literatura como medios físicos ) utilizados para vincular dispositivos para formar una red informática incluyen cables eléctricos ( Ethernet , HomePNA , comunicación por línea eléctrica , G.hn ), fibra óptica ( comunicación por fibra óptica ), y ondas de radio ( redes inalámbricas ). En el modelo OSI , estos se definen en las capas 1 y 2: la capa física y la capa de enlace de datos.
Una familia de medios de transmisión ampliamente adoptada que se utiliza en la tecnología de redes de área local ( LAN ) se conoce colectivamente como Ethernet . Los estándares de protocolo y medios que permiten la comunicación entre dispositivos en red a través de Ethernet están definidos por IEEE 802.3 . Ethernet transmite datos a través de cables de cobre y fibra. Los estándares de LAN inalámbrica (por ejemplo, los definidos por IEEE 802.11 ) utilizan ondas de radio u otros utilizan señales de infrarrojos como medio de transmisión. La comunicación por línea eléctrica utiliza el cableado de energía de un edificio para transmitir datos.
Tecnologías cableadas
Los órdenes de las siguientes tecnologías cableadas son, aproximadamente, de la velocidad de transmisión más lenta a la más rápida.
- El cable coaxial se usa ampliamente para sistemas de televisión por cable, edificios de oficinas y otros lugares de trabajo para redes de área local. Los cables consisten en alambre de cobre o aluminio rodeado por una capa aislante (típicamente un material flexible con una constante dieléctrica alta), que a su vez está rodeada por una capa conductora. El aislamiento entre los conductores ayuda a mantener la impedancia característica del cable, lo que puede ayudar a mejorar su rendimiento. La velocidad de transmisión varía de 200 millones de bits por segundo a más de 500 millones de bits por segundo.
- La tecnología ITU-T G.hn utiliza el cableado doméstico existente( cable coaxial , líneas telefónicas y líneas eléctricas ) para crear una red de área local de alta velocidad (hasta 1 Gigabit / s).
- Los rastros de señal en las placas de circuito impreso son comunes para la comunicación en serie a nivel de placa, particularmente entre ciertos tipos de circuitos integrados, un ejemplo común es SPI .
- El cable plano (sin trenzar y posiblemente sin blindaje) ha sido un medio rentable para protocolos seriales, especialmente dentro de gabinetes metálicos o enrollado dentro de una trenza o lámina de cobre, en distancias cortas o en velocidades de datos más bajas. Se pueden implementar varios protocolos de red en serie sin cableado de par trenzado o blindado, es decir, con cable "plano" o "plano", o un cable plano híbrido / plano trenzado, si laslimitaciones de EMC , longitud y ancho de banda lo permiten: RS-232 , RS-422 , RS-485 , CAN , GPIB , SCSI , etc.
- El cable de par trenzado es el medio más utilizado para todas las telecomunicaciones. El cableado de par trenzado consta de cables de cobre trenzados en pares. Los cables telefónicos ordinarios constan de dos cables de cobre aislados trenzados en pares. El cableado de la red informática ( Ethernet cableadosegún lo definido por IEEE 802.3 ) consta de 4 pares de cableado de cobre que se pueden utilizar para la transmisión de voz y datos. El uso de dos cables trenzados juntos ayuda a reducir la diafonía y la inducción electromagnética . La velocidad de transmisión varía de 2 millones de bits por segundo a 10 mil millones de bits por segundo. El cableado de par trenzado se presenta en dos formas: par trenzado sin blindaje (UTP) y par trenzado blindado (STP). Cada formulario viene en varias categorías de calificaciones, diseñadas para su uso en varios escenarios.
- Una fibra óptica es una fibra de vidrio. Lleva pulsos de luz que representan datos. Algunas de las ventajas de las fibras ópticas sobre los cables metálicos son una pérdida de transmisión muy baja y la inmunidad a las interferencias eléctricas. Las fibras ópticas pueden transportar simultáneamente múltiples longitudes de onda de luz, lo que aumenta en gran medida la velocidad a la que se pueden enviar los datos y ayuda a permitir velocidades de datos de hasta billones de bits por segundo. Las fibras ópticas se pueden utilizar para largos tramos de cable que transportan velocidades de datos muy altas y se utilizan para cables submarinos para interconectar continentes.
El precio es un factor principal que distingue las opciones de tecnología inalámbrica y cableada en una empresa. Las opciones inalámbricas tienen un sobreprecio que puede hacer que la compra de computadoras, impresoras y otros dispositivos con cable sea un beneficio financiero. Antes de tomar la decisión de comprar productos de tecnología cableada, es necesario revisar las restricciones y limitaciones de las selecciones. Las necesidades comerciales y de los empleados pueden anular cualquier consideración de costos.
Tecnologías inalámbricas
- Terrestre microondas - comunicación de microondas terrestres utiliza transmisores y receptores terrestres se asemejan a las antenas parabólicas. Las microondas terrestres están en el rango bajo de gigahercios, lo que limita todas las comunicaciones a la línea de visión. Las estaciones de retransmisión están espaciadas aproximadamente a 50 km (30 millas) de distancia.
- Los satélites de comunicaciones - Los satélites se comunican a través de ondas de radio de microondas, que no son desviados por la atmósfera de la Tierra. Los satélites están estacionados en el espacio, típicamente en órbita geoestacionaria a 35,786 km (22,236 millas) sobre el ecuador. Estos sistemas en órbita terrestre son capaces de recibir y transmitir señales de voz, datos y televisión.
- Los sistemas celulares y PCS utilizan varias tecnologías de comunicaciones por radio. Los sistemas dividen la región cubierta en múltiples áreas geográficas. Cada área tiene un transmisor de baja potencia o un dispositivo de antena de relevo de radio para transmitir llamadas de un área a la siguiente.
- Tecnologías de radio y espectro ensanchado : las redes de área local inalámbricas utilizan una tecnología de radio de alta frecuencia similar a la tecnología celular digital y una tecnología de radio de baja frecuencia. Las LAN inalámbricas utilizan tecnología de espectro ensanchado para permitir la comunicación entre varios dispositivos en un área limitada. IEEE 802.11 define un tipo común de tecnología de ondas de radio inalámbrica de estándares abiertos conocida como Wi-Fi .
- La comunicación óptica en el espacio libre utiliza luz visible o invisible para las comunicaciones. En la mayoría de los casos,se utiliza la propagación de la línea de visión , lo que limita el posicionamiento físico de los dispositivos de comunicación.
Tecnologías exóticas
Ha habido varios intentos de transportar datos a través de medios exóticos:
- IP sobre Avian Carriers fue una divertida solicitud de comentarios de los inocentes , emitida como RFC 1149 . Se implementó en la vida real en 2001.
- Extendiendo Internet a dimensiones interplanetarias a través de ondas de radio, Internet interplanetario .
Ambos casos tienen un gran tiempo de retardo de ida y vuelta , lo que proporciona una comunicación bidireccional lenta, pero no evita el envío de grandes cantidades de información.
Nodos
Los nodos de red son los puntos de conexión del medio de transmisión a los transmisores y receptores de las señales eléctricas, ópticas o de radio transportadas en el medio. Los nodos pueden estar asociados con una computadora, pero ciertos tipos pueden tener solo un microcontrolador en un nodo o posiblemente ningún dispositivo programable. En la configuración en serie más simple, un transmisor RS-232 se puede conectar mediante un par de cables a un receptor, formando dos nodos en un enlace, o una topología punto a punto. Algunos protocolos permiten que un solo nodo transmita o reciba (por ejemplo, ARINC 429 ). Otros protocolos tienen nodos que pueden transmitir y recibir en un solo canal (por ejemplo, CAN puede tener muchos transceptores conectados a un solo bus). Si bien los componentes básicos del sistema convencional de una red informática incluyen controladores de interfaz de red (NIC), repetidores , concentradores , puentes , conmutadores , enrutadores , módems , puertas de enlace y firewalls , la mayoría de los problemas de red abordan más allá de la topología de red física y pueden representarse como un solo nodos en una topología de red física particular.
Interfaces de red
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Un controlador de interfaz de red (NIC) es un hardware de computadora que proporciona a una computadora la capacidad de acceder a los medios de transmisión y tiene la capacidad de procesar información de red de bajo nivel. Por ejemplo, la NIC puede tener un conector para aceptar un cable, o una antena para transmisión y recepción inalámbrica, y los circuitos asociados.
La NIC responde al tráfico dirigido a una dirección de red para la NIC o la computadora en su conjunto.
En las redes Ethernet , cada controlador de interfaz de red tiene una dirección de control de acceso a medios (MAC) única , que generalmente se almacena en la memoria permanente del controlador. Para evitar conflictos de direcciones entre dispositivos de red, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) mantiene y administra la unicidad de la dirección MAC. El tamaño de una dirección MAC de Ethernet es de seis octetos . Los tres octetos más significativos están reservados para identificar a los fabricantes de NIC. Estos fabricantes, utilizando solo sus prefijos asignados, asignan de forma única los tres octetos menos significativos de cada interfaz Ethernet que producen.
Repetidores y hubs
Un repetidor es un dispositivo electrónico que recibe una señal de red , la limpia de ruido innecesario y la regenera. La señal se puede reformar o retransmitir a un nivel de potencia más alto, al otro lado de una obstrucción, posiblemente utilizando un medio de transmisión diferente, de modo que la señal pueda cubrir distancias más largas sin degradación. Los repetidores comerciales han ampliado los segmentos RS-232 de 15 metros a más de un kilómetro. En la mayoría de las configuraciones de Ethernet de par trenzado, se requieren repetidores para cables de más de 100 metros. Con la fibra óptica, los repetidores pueden estar separados por decenas o incluso cientos de kilómetros.
Los repetidores funcionan dentro de la capa física del modelo OSI, es decir, no hay un cambio de extremo a extremo en el protocolo físico a través del repetidor o par de repetidores, incluso si se puede usar una capa física diferente entre los extremos del repetidor. , o par de repetidores. Los repetidores requieren una pequeña cantidad de tiempo para regenerar la señal. Esto puede causar un retraso de propagación que afecta el rendimiento de la red y puede afectar el funcionamiento adecuado. Como resultado, muchas arquitecturas de red limitan la cantidad de repetidores que se pueden usar en una fila, por ejemplo, la regla Ethernet 5-4-3 .
Un repetidor con varios puertos se conoce como concentrador, un concentrador Ethernet en redes Ethernet, un concentrador USB en redes USB.
- Las redes USB utilizan concentradores para formar topologías en estrella escalonadas.
- Los concentradores y repetidores de Ethernet en las LAN han quedado obsoletos en su mayoría por los conmutadores modernos .
Puentes
Un puente de red conecta y filtra el tráfico entre dos segmentos de red en la capa de enlace de datos (capa 2) del modelo OSI para formar una sola red. Esto rompe el dominio de colisión de la red pero mantiene un dominio de transmisión unificado. La segmentación de la red descompone una red grande y congestionada en una agregación de redes más pequeñas y eficientes.
Los puentes vienen en tres tipos básicos:
- Puentes locales: conecta directamente las LAN
- Puentes remotos: se pueden utilizar para crear un enlace de red de área amplia (WAN) entre LAN. Los puentes remotos, donde el enlace de conexión es más lento que las redes finales, se han reemplazado en gran medida por enrutadores.
- Puentes inalámbricos: se pueden utilizar para unirse a LAN o conectar dispositivos remotos a LAN.
Interruptores
Un conmutador de red es un dispositivo que reenvía y filtra datagramas ( tramas ) de capa 2 de OSI entre puertos según la dirección MAC de destino en cada trama. Un conmutador se diferencia de un concentrador en que solo reenvía las tramas a los puertos físicos involucrados en la comunicación en lugar de a todos los puertos conectados. Se puede considerar como un puente multipuerto. Aprende a asociar puertos físicos a direcciones MAC examinando las direcciones de origen de las tramas recibidas. Si se apunta a un destino desconocido, el conmutador transmite a todos los puertos excepto al origen. Los conmutadores normalmente tienen numerosos puertos, lo que facilita una topología en estrella para los dispositivos y conmutadores adicionales en cascada.
Los conmutadores multicapa pueden enrutar en función del direccionamiento de la capa 3 o niveles lógicos adicionales. El término conmutador se utiliza a menudo de forma vaga para incluir dispositivos como enrutadores y puentes, así como dispositivos que pueden distribuir el tráfico según la carga o el contenido de la aplicación (p. Ej., Un identificador de URL web ).
Enrutadores
Un enrutador es un internetworking dispositivo que reenvía paquetes entre redes por el procesamiento de la información de encaminamiento incluidos en el paquete o datagrama (información de protocolo de Internet de la capa 3). La información de enrutamiento a menudo se procesa junto con la tabla de enrutamiento (o tabla de reenvío). Un enrutador usa su tabla de enrutamiento para determinar dónde reenviar los paquetes. Un destino en una tabla de enrutamiento puede incluir una interfaz "nula", también conocida como interfaz de "agujero negro" porque los datos pueden entrar en ella, sin embargo, no se realiza ningún procesamiento adicional para dichos datos, es decir, los paquetes se eliminan.
Modems
Los módems (MOdulator-DEModulator) se utilizan para conectar nodos de red a través de un cable no diseñado originalmente para tráfico de red digital o inalámbrico. Para hacer esto, una o más señales portadoras son moduladas por la señal digital para producir una señal analógica que se puede adaptar para dar las propiedades requeridas para la transmisión. Los módems se utilizan comúnmente para líneas telefónicas, utilizando una tecnología de línea de abonado digital .
Cortafuegos
Un firewall es un dispositivo de red para controlar la seguridad de la red y las reglas de acceso. Los cortafuegos generalmente se configuran para rechazar las solicitudes de acceso de fuentes no reconocidas al tiempo que permiten acciones de las reconocidas. El papel fundamental que desempeñan los cortafuegos en la seguridad de la red crece en paralelo con el aumento constante de los ciberataques .
Clasificación
El estudio de la topología de la red reconoce ocho topologías básicas: punto a punto, bus, estrella, anillo o circular, malla, árbol, híbrido o en cadena.
Punto a punto
La topología más simple con un enlace dedicado entre dos puntos finales. El más fácil de entender, de las variaciones de la topología punto a punto, es un canal de comunicación punto a punto que, para el usuario, parece estar asociado permanentemente con los dos puntos finales. El teléfono de hojalata de un niño es un ejemplo de un canal físico dedicado .
Mediante el uso de tecnologías de conmutación de circuitos o de conmutación de paquetes , un circuito punto a punto se puede configurar dinámicamente y descartarse cuando ya no se necesite. Las topologías conmutadas punto a punto son el modelo básico de telefonía convencional .
El valor de una red punto a punto permanente son las comunicaciones sin obstáculos entre los dos puntos finales. El valor de una conexión punto a punto bajo demanda es proporcional al número de pares potenciales de suscriptores y se ha expresado como la Ley de Metcalfe .
cadena de margaritas
La conexión en cadena se logra conectando cada computadora en serie con la siguiente. Si un mensaje está destinado a una computadora a mitad de camino, cada sistema lo rebota en secuencia hasta que llega al destino. Una red encadenada puede adoptar dos formas básicas: lineal y en anillo.
- Una topología lineal establece un vínculo bidireccional entre una computadora y la siguiente. Sin embargo, esto era caro en los primeros días de la informática, ya que cada computadora (excepto las de cada extremo) requería dos receptores y dos transmisores.
- Al conectar las computadoras en cada extremo de la cadena, se puede formar una topología en anillo . Cuando un nodo envía un mensaje, el mensaje es procesado por cada computadora en el anillo. Una ventaja del anillo es que el número de transmisores y receptores se puede reducir a la mitad. Dado que un mensaje eventualmente se repetirá por completo, no es necesario que la transmisión vaya en ambas direcciones. Alternativamente, el anillo se puede usar para mejorar la tolerancia a fallas. Si el anillo se rompe en un enlace en particular, la transmisión se puede enviar a través de la ruta inversa, lo que garantiza que todos los nodos estén siempre conectados en el caso de una sola falla.
Autobús
En las redes de área local que utilizan topología de bus, cada nodo está conectado mediante conectores de interfaz a un único cable central. Este es el 'bus', también conocido como la red troncal o troncal : toda la transmisión de datos entre los nodos de la red se transmite a través de este medio de transmisión común y puede ser recibida por todos los nodos de la red simultáneamente.
Una señal que contiene la dirección de la máquina receptora prevista viaja desde una máquina fuente en ambas direcciones a todas las máquinas conectadas al bus hasta que encuentra al destinatario previsto, que luego acepta los datos. Si la dirección de la máquina no coincide con la dirección prevista para los datos, se ignora la parte de datos de la señal. Dado que la topología de bus consta de un solo cable, su implementación es menos costosa que otras topologías, pero los ahorros se compensan con el mayor costo de administración de la red. Además, dado que la red depende de un solo cable, puede ser el único punto de falla de la red. En esta topología, cualquier nodo puede acceder a los datos que se están transfiriendo.
Bus lineal
En una red de bus lineal, todos los nodos de la red están conectados a un medio de transmisión común que tiene solo dos puntos finales. Cuando la señal eléctrica llega al final del autobús, la señal se refleja en la línea, provocando interferencias no deseadas. Para evitar esto, los dos puntos finales del bus normalmente terminan con un dispositivo llamado terminador .
Bus distribuido
En una red de bus distribuida, todos los nodos de la red están conectados a un medio de transmisión común con más de dos puntos finales, creado al agregar ramas a la sección principal del medio de transmisión: la topología del bus distribuido físico funciona exactamente de la misma manera. como la topología de bus lineal física porque todos los nodos comparten un medio de transmisión común.
Estrella
En la topología en estrella, cada nodo periférico (estación de trabajo de computadora o cualquier otro periférico) está conectado a un nodo central llamado hub o switch. El concentrador es el servidor y los periféricos son los clientes. La red no tiene que parecerse necesariamente a una estrella para ser clasificada como una red en estrella, pero todos los nodos periféricos de la red deben estar conectados a un concentrador central. Todo el tráfico que atraviesa la red pasa por el concentrador central, que actúa como un repetidor de señales .
La topología en estrella se considera la topología más fácil de diseñar e implementar. Una ventaja de la topología en estrella es la simplicidad de agregar nodos adicionales. La principal desventaja de la topología en estrella es que el concentrador representa un único punto de falla. Además, dado que toda la comunicación periférica debe fluir a través del concentrador central, el ancho de banda central agregado forma un cuello de botella en la red para los clústeres grandes.
Estrella extendida
La topología de red en estrella extendida extiende una topología en estrella física por uno o más repetidores entre el nodo central y los nodos periféricos (o "radiales"). Los repetidores se utilizan para ampliar la distancia máxima de transmisión de la capa física, la distancia punto a punto entre el nodo central y los nodos periféricos. Los repetidores permiten una mayor distancia de transmisión, más de lo que sería posible usando solo la potencia de transmisión del nodo central. El uso de repetidores también puede superar las limitaciones del estándar en el que se basa la capa física.
Una topología en estrella extendida física en la que los repetidores se reemplazan con concentradores o conmutadores es un tipo de topología de red híbrida y se conoce como topología en estrella jerárquica física, aunque algunos textos no hacen distinción entre las dos topologías.
Una topología en estrella jerárquica física también se puede denominar topología en estrella de nivel, esta topología se diferencia de una topología de árbol en la forma en que las redes en estrella están conectadas entre sí. Una topología de nivel en estrella utiliza un nodo central, mientras que una topología de árbol utiliza un bus central y también puede denominarse red de bus en estrella.
Estrella distribuida
Una estrella distribuida es una topología de red que se compone de redes individuales que se basan en la topología de estrella física conectadas de forma lineal, es decir, 'encadenadas', sin un punto de conexión central o de nivel superior (por ejemplo, dos o más ' 'hubs apilados, junto con sus nodos o' radios 'conectados en estrella asociados).
Anillo
Una topología de anillo es una cadena tipo margarita en un bucle cerrado. Los datos viajan alrededor del anillo en una dirección. Cuando un nodo envía datos a otro, los datos pasan a través de cada nodo intermedio del anillo hasta que llegan a su destino. Los nodos intermedios repiten (retransmiten) los datos para mantener la señal fuerte. Cada nodo es un par; no existe una relación jerárquica de clientes y servidores. Si un nodo no puede retransmitir datos, corta la comunicación entre los nodos antes y después en el bus.
Ventajas:
- Cuando aumenta la carga en la red, su rendimiento es mejor que la topología de bus.
- No es necesario un servidor de red para controlar la conectividad entre estaciones de trabajo.
Desventajas:
- El ancho de banda agregado de la red está atascado por el enlace más débil entre dos nodos.
Malla
El valor de las redes completamente malladas es proporcional al exponente del número de suscriptores, asumiendo que los grupos de comunicación de dos puntos finales cualesquiera, hasta e incluyendo todos los puntos finales, se aproximan por la Ley de Reed .
Red completamente conectada
En una red completamente conectada , todos los nodos están interconectados. (En teoría de grafos, esto se denomina grafo completo ). La red completamente conectada más simple es una red de dos nodos. Una red completamente conectada no necesita usar conmutación o transmisión de paquetes . Sin embargo, dado que el número de conexiones crece cuadráticamente con el número de nodos:
Esto lo hace poco práctico para redes grandes. Este tipo de topología no se dispara ni afecta a otros nodos de la red.
Red parcialmente conectada
En una red parcialmente conectada, ciertos nodos están conectados exactamente a otro nodo; pero algunos nodos están conectados a otros dos o más nodos con un enlace punto a punto. Esto hace posible utilizar parte de la redundancia de la topología de malla que está físicamente completamente conectada, sin el gasto y la complejidad necesarios para una conexión entre todos los nodos de la red.
Híbrido
La topología híbrida también se conoce como red híbrida. Las redes híbridas combinan dos o más topologías de tal manera que la red resultante no exhibe una de las topologías estándar (por ejemplo, bus, estrella, anillo, etc.). Por ejemplo, una red de árbol (o red de bus en estrella ) es una topología híbrida en la que las redes en estrella están interconectadas a través de redes de bus . Sin embargo, una red de árbol conectada a otra red de árbol sigue siendo topológicamente una red de árbol, no un tipo de red distinto. Siempre se produce una topología híbrida cuando se conectan dos topologías de red básicas diferentes.
Una red en anillo en estrella consta de dos o más redes en anillo conectadas mediante una unidad de acceso multiestación (MAU) como concentrador centralizado.
La topología de copo de nieve es una red en estrella de redes en estrella.
Otros dos tipos de redes híbridas son la malla híbrida y la estrella jerárquica .
Centralización
La topología en estrella reduce la probabilidad de una falla en la red al conectar todos los nodos periféricos (computadoras, etc.) a un nodo central. Cuando la topología en estrella física se aplica a una red de bus lógico como Ethernet , este nodo central (tradicionalmente un concentrador) retransmite todas las transmisiones recibidas desde cualquier nodo periférico a todos los nodos periféricos de la red, a veces incluido el nodo de origen. Por tanto, todos los nodos periféricos pueden comunicarse con todos los demás transmitiendo y recibiendo desde el nodo central únicamente. La falla de una línea de transmisión que une cualquier nodo periférico con el nodo central resultará en el aislamiento de ese nodo periférico de todos los demás, pero los nodos periféricos restantes no se verán afectados. Sin embargo, la desventaja es que la falla del nodo central provocará la falla de todos los nodos periféricos.
Si el nodo central es pasivo , el nodo de origen debe poder tolerar la recepción de un eco de su propia transmisión, retrasado por el tiempo de transmisión de ida y vuelta bidireccional (es decir, hacia y desde el nodo central) más cualquier retraso generado en el nodo central. Una red en estrella activa tiene un nodo central activo que generalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco.
Una topología de árbol (también conocida como topología jerárquica ) se puede ver como una colección de redes en estrella organizadas en una jerarquía . Este árbol tiene nodos periféricos individuales (por ejemplo, hojas) que deben transmitir y recibir de otro nodo únicamente y no deben actuar como repetidores o regeneradores. A diferencia de la red en estrella, la funcionalidad del nodo central puede distribuirse.
Como en la red en estrella convencional, los nodos individuales pueden quedar aislados de la red por un fallo de un solo punto de una ruta de transmisión al nodo. Si falla un enlace que conecta una hoja, esa hoja se aísla; si falla una conexión a un nodo no hoja, una sección completa de la red queda aislada del resto.
Para aliviar la cantidad de tráfico de red que proviene de transmitir todas las señales a todos los nodos, se desarrollaron nodos centrales más avanzados que pueden realizar un seguimiento de las identidades de los nodos que están conectados a la red. Estos conmutadores de red "aprenderán" el diseño de la red "escuchando" en cada puerto durante la transmisión normal de datos, examinando los paquetes de datos y registrando la dirección / identificador de cada nodo conectado y a qué puerto está conectado en una tabla de búsqueda que se mantiene. en memoria. Esta tabla de búsqueda permite que las transmisiones futuras se reenvíen únicamente al destino previsto.
Descentralización
En una topología de malla parcialmente conectada, hay al menos dos nodos con dos o más rutas entre ellos para proporcionar rutas redundantes en caso de que falle el enlace que proporciona una de las rutas. La descentralización se usa a menudo para compensar la desventaja de falla de un solo punto que está presente cuando se usa un solo dispositivo como nodo central (por ejemplo, en redes en estrella y árbol). Un tipo especial de malla, que limita el número de saltos entre dos nodos, es un hipercubo . La cantidad de bifurcaciones arbitrarias en las redes malladas las hace más difíciles de diseñar e implementar, pero su naturaleza descentralizada las hace muy útiles.
Esto es similar en algunos aspectos a una red de cuadrícula , donde se usa una topología lineal o en anillo para conectar sistemas en múltiples direcciones. Un anillo multidimensional tiene una topología toroidal , por ejemplo.
Una red completamente conectada , una topología completa o una topología de malla completa es una topología de red en la que existe un vínculo directo entre todos los pares de nodos. En una red completamente conectada con n nodos, existen enlaces directos. Las redes diseñadas con esta topología suelen ser muy caras de configurar, pero proporcionan un alto grado de fiabilidad debido a las múltiples rutas de datos que proporciona la gran cantidad de enlaces redundantes entre nodos. Esta topología se ve principalmente en aplicaciones militares .
Ver también
Referencias
enlaces externos
- Red central de tetraedro: aplicación de una estructura tetraédrica para crear una red de datos troncal de campus tridimensional de malla parcial resistente