La topología física de una red está definida por la disposición geométrica de las estaciones de trabajo, los cables y los dispositivos de conexión. El objetivo de la topología es determinar la forma más eficiente de dar servicio a los usuarios de la red, según ciertos parámetros como el número de estaciones, distancia entre nodos, ancho de banda necesario, etc.

Existen cinco topologías físicas de red, los siguientes apartados de este capítulo definen cada topología, sus ventajas y los inconvenientes principales.

Topología en estrella

En esta topología todas las estaciones están unidas a un dispositivo central, llamado conmutador o switch.

Esta topología tiene muchas ventajas:

• Robusta frente a averías, una avería del cable no desconecta toda la red, sino solamente el equipo que enlaza.
• Fácil diagnóstico de problemas, cada estación de trabajo dispone de un enlace independiente, si una estación deja de funcionar, se puede acotar el área donde está el fallo.
• Flexibilidad, se puede disminuir o aumentar el número de estaciones con gran facilidad, porque las configuraciones se realizan en el nodo central. El número máximo de estaciones está determinado por la capacidad del switch.
• Bajo coste de dispositivos e instalación

También tiene inconvenientes:

• Para conectar cada estación se necesita gran cantidad de cable
• Si se avería el nodo central todas las estaciones perderán la conexión
• En caso de utilizar un hub, si dos equipos transmiten a la vez, se produce una colisión, y las colisiones pueden reducir mucho el rendimiento de la red.

Debido a sus ventajas, la topología en estrella es la elegida en el estándar oficial de cableado estructurado para redes de área local (LAN).

Topología en bus

En esta topología todas las estaciones están conectadas a un mismo cable llamado bus troncal, cada estación se conecta al bus mediante un cable corto o latiguillo. Todas las estaciones reciben la información, pero accede a dicha información sólo la estación a la que va destinada.

Como ventajas:

• Es fácil y barata su instalación
• Si se quiere añadir una nueva estación, basta con unirla al bus.

Como inconvenientes:

• En caso de fallo del bus troncal, el diagnóstico resulta muy difícil, ya que todas las estaciones se desconectan al mismo tiempo.
• La longitud del bus y por tanto el número total de estaciones, está limitado por la degradación de la señal ya que las estaciones no la regeneran.

Topología en anillo

En esta topología cada estación está conectada solamente con las dos estaciones adyacentes. El anillo suele ser dual, es decir, formado por dos cables, uno es el anillo primario que transmite habitualmente, y el secundario sólo se utiliza en caso de fallo del primario. Las señales viajan por el cable en la misma dirección, recomendó todas las estaciones hasta su destino. Cada estación regenera la señal evitando así su degradación.

Ventajas:

• Como los datos viajan de forma unidireccional se puede implementar en fibra óptica.

Inconvenientes:

• Si el anillo es simple, en caso de fallo, toda la red deja de funcionar.
• Para cableado de cobre, las tasas de transmisión son muy bajas, lo cual ha hecho que dejaran de usarse en redes locales.

Actualmente la topología en anillo es usada por proveedores de servicios en redes MAN de fibra óptica como Sonet/SDH.

Topología en árbol (estrella jerárquica)

Esta topología es una generalización de la topología en estrella, consiste en añadir conmutadores o switches secundarios al switch principal. Esto permite en primer lugar aumentar considerablemente el número de estaciones de la red, y a la vez establecer una jerarquía clasificando las estaciones en grupos según el conmutador al que están conectadas. El switch principal suele tener mejores prestaciones que los secundarios.

Las ventajas e inconvenientes son similares que en la topología de estrella, pero con la posibilidad añadida de establecer jerarquías entre conmutadores. De este modo, los diseñadores de la red pueden priorizar ciertos equipos como los servidores, frente a estaciones de trabajo.

Topología en malla

En esta topología un nodo se conecta mediante un enlace dedicado con cierto número de nodos, próximos o no. Cada dispositivo debe tener por lo menos, tantos puertos como el número de nodos con los que se conecta. Se puede formar una malla completa o incompleta, en ambos casos siempre hay cierto grado de redundancia, es decir, se puede alcanzar cualquier nodo mediante caminos distintos.

Ventajas:

• Robusta frente a averías, una avería del cable no desconecta toda la red
• Como los enlaces son dedicados, es decir, exclusivos entre cada par de nodos, se pueden conseguir tasas de transferencia muy altas
• Con los enlaces dedicados la seguridad aumenta pues la información no se comparte
• En caso de congestión de una parte de la red, se puede dirigir el tráfico por otro camino

Desventajas:

• El coste de esta topología depende del número de conexiones y de la distancia, por lo general el coste es elevado

Se utiliza habitualmente en redes WAN.

Clasificación general de redes

PAN (Personal Área Network): Hasta 10 m.

LAN (Local Área Network): 10 m – 4 Km.

MAN (Metropolitan Área Network): 10 Km – 100 Km.

WAN (Wide Área Network): 100 Km – 1.000 Km.

PAN. Personal Área Network

Una Red de Área Personal, es una red privada de dispositivos, organizada alrededor de una sola persona. Los dispositivos típicos son el portátil, teléfono móvil, PDA, tablet, impresora, scanner, cámara de fotos, GPS, etc.

Se pueden construir mediante cables, por ejemplo, USB, o mediante ondas, por ejemplo, Bluetooth o infrarrojos- El estándar IEEE 802.15 define las redes WPAN inalámbricas.

LAN. Local Área Network

Las Redes de Área Local, son redes de propiedad privada dentro de un solo edificio o de un campus, de hasta unos pocos kilómetros de extensión.

Se utilizan normalmente para conectar equipos en oficinas de empresas con el objeto de compartir recursos. Las LAN actuales operan a una velocidad de 100/1000 Mbps, aunque pueden llegar a decenas de Gbps. La topología puede ser: bus, anillo o estrella.

Ejemplo: El estándar IEEE 802.3 define la red LAN Ethernet con topología en estrella/árbol.

MAN. Metropolitan Área Network

Se trata de una red con una extensión mayor que una LAN, habitualmente ocupa el área geográfica de una ciudad, con tasas de transferencia altas, que integra varios servicios como datos, voz, vídeo sobre fibra óptica principalmente.

Las tecnologías más usadas se basan en los estándares Sonet/SDH y WDM sobre fibra óptica.

Una MAN puede ser de titularidad privada o puede ser un servicio proporcionado por un organismo público. Un ejemplo de MAN privada es una empresa con varios edificios en la ciudad conectados entre sí por su propia red. Otro ejemplo es la infraestructura de un proveedor de telecomunicaciones, con el fin de ofrecer servicios de banda ancha a sus clientes (es el caso de Telefónica y ONO).

Ventajas:

• Buen ancho de banda, requerido por aplicaciones multimedia.
• Permiten superar los 500 nodos de acceso a la red.
• Extensión de red, pueden alcanzar un diámetro entorno a los 50 km, dependiendo del tipo de medio utilizado, así como de la tecnología.
• Integración de voz, datos y video.
• Alta disponibilidad, determinada por el porcentaje de tiempo en el cual la red trabaja sin fallos, ya que dispone de mecanismos automáticos de recuperación.
• Alta Habilidad, la tasa de errores de transmisión es muy baja puesto que la fibra óptica es inmune a interferencias y ruidos.
• Alta seguridad, la fibra óptica ofrece un medio seguro ya que no es posible leer o cambiar la señal óptica sin interrumpir físicamente el enlace

WAN. Wide Área Network

Una Red de Área Extensa ocupa un área geográfica muy grande, como un país o un continente. Están diseñadas para transportar datos, voz e imágenes a larga distancia y a diferencia de las LAN, pueden utilizar dispositivos públicos o alquilados.

Las tecnologías más conocidas para construir redes WAN son xDSL, ATM, Frame Relay, UTMS para comunicación por teléfono móvil. Normalmente las redes WAN usan enlaces punto a punto con paquete conmutado.

Antiguamente las multinacionales que necesitaban conectar sus sedes en diferentes países, recurrían a las redes WAN con las tecnologías anteriores, sobre líneas alquiladas a los proveedores de servicios. Pero actualmente, debido al aumento de capacidades y prestaciones de Internet, están aumentando las redes VPN (redes privadas virtuales).

Las VPN consisten en un sistema de cifrado de información y tunelizado sobre la infraestructura de Internet.

Disponen de redes WAN los proveedores de servicios con grandes extensiones de cableado, que abarca varias ciudades o países, como la RTC (red telefónica conmutada) de Telefónica. Una red WAN innovadora en España es RedIRIS-NOVA que da servicio a los centros de investigación públicos de todo el país.

Internet es la interconexión de todas las redes WAN. Para que todas las redes puedan conectarse entre sí, a pesar de ser muy diferentes en cuanto a los medios físicos y las tecnologías empleadas, es necesario que todas utilicen la familia de protocolos TCP/IP, para el direccionamiento y transporte de los paquetes de información.

Originariamente desciende de la red ARPANET, creada en 1969 por el departamento de defensa de EEUU. En 1983 el proyecto ARPANET se divide en su vertiente militar MILNET y la parte civil INTERNET, así que podemos considerar este año como el de su nacimiento. Hasta mediados de los 90 sucedería una etapa de consolidación, en la que se desarrollan tecnologías tan decisivas como http y el lenguaje HTML. Desde entonces hasta nuestros días vive una etapa de expansión con gran influencia sobre el mundo laboral y el ocio de la sociedad mundial