Topología de red: qué es, tipos y ejemplos
Descubre qué es la topología de red, sus tipos (estrella, anillo, bus, malla) y ejemplos prácticos para diseñar redes eficientes, seguras y fáciles de gestionar.
La topología de red es la disposición de las conexiones (enlaces, nodos, etc.) de una red informática. Describe cómo se conectan físicamente los dispositivos y cómo fluye la información entre ellos. La topología influye en el rendimiento, la escalabilidad, la tolerancia a fallos y el coste de implementación y mantenimiento de una red.
Existen varias formas de clasificar las topologías. De forma práctica se distinguen la topología física —cómo están conectados físicamente los cables y dispositivos— y la topología lógica —cómo circulan los datos por la red independientemente del cableado. Por ejemplo, una red doméstica puede estar cableada en estrella físicamente, pero comportarse lógicamente como un bus en ciertos protocolos.
Tipos comunes de topología
- Topología en bus: un único medio compartido (por ejemplo, un cable coaxial) conecta a todos los dispositivos. Ventajas: económico y fácil de instalar en redes pequeñas. Inconvenientes: un fallo en el cable puede afectar a toda la red; rendimiento degradado con muchos nodos. Ejemplo histórico: Ethernet 10BASE2/5.
- Topología en estrella: todos los equipos se conectan a un nodo central (switch, hub o router). Ventajas: aislamiento de fallos (si falla un cable solo afecta a un equipo), fácil gestión y ampliación. Inconvenientes: el punto central es un único punto de fallo si no hay redundancia. Uso típico: redes LAN modernas en oficinas y hogares (switches y routers).
- Topología en anillo: cada nodo se conecta al siguiente formando un circuito cerrado. Los datos suelen circular en una dirección o en ambas según el protocolo. Ventajas: orden y previsibilidad en el acceso al medio; fácil de implementar en redes deterministas. Inconvenientes: un fallo en un enlace puede interrumpir la comunicación salvo que exista redundancia. Usos: algunas redes de área metropolitana y tecnologías como Token Ring o anillos en redes de transporte (SONET/SDH).
- Topología en malla: cada nodo tiene conexiones directas con varios u otros nodos. Puede ser completa (cada nodo con todos) o parcial. Ventajas: alta tolerancia a fallos y rutas alternativas; excelente para conexiones críticas y redes de área amplia entre sedes. Inconvenientes: coste y complejidad de cableado y administración. Uso: infraestructuras de backbone y algunas arquitecturas de redes inalámbricas (malla Wi‑Fi).
- Topología en árbol (jerárquica): combinación de estrellas conectadas en niveles que forman una estructura ramificada. Ventajas: escalable y organizada para grandes redes empresariales. Inconvenientes: las raíces o enlaces de nivel superior pueden ser puntos críticos que requieren redundancia.
- Topología punto a punto: enlace directo entre dos nodos. Es la forma más simple y se usa en enlaces dedicados (por ejemplo, una conexión entre dos switches o entre un usuario y un proveedor).
- Topologías híbridas: combinaciones de las anteriores para aprovechar ventajas y mitigar desventajas (por ejemplo, una red de campus con malla entre edificios y estrellas internas). Las redes reales suelen ser híbridas.
Ejemplos prácticos
- Red doméstica típica: estrella (router inalámbrico o switch central) que conecta ordenadores, teléfonos y televisores. Lógicamente, el tráfico se gestiona por el router.
- Oficina pequeña: estrella con switches; se puede formar un árbol si hay varios pisos o secciones.
- Proveedor de servicios o backbone: malla parcial para asegurar rutas alternativas entre nodos críticos.
- Redes metropolitanas o anillos de transporte: anillo con mecanismos de protección y conmutación rápida ante fallos.
- Redes inalámbricas comunitarias: malla, donde cada punto actúa como repetidor y enrutador.
Ventajas y desventajas generales
- Rendimiento: algunas topologías permiten mayor ancho de banda efectivo; otras sufren colisiones o congestión si hay mucho tráfico.
- Tolerancia a fallos: la malla ofrece alta redundancia; la estrella depende del nodo central.
- Coste y complejidad: el cableado y los dispositivos necesarios varían; la malla completa es la más costosa.
- Escalabilidad: topologías jerárquicas y estrella bien diseñadas son fáciles de ampliar; el bus y el anillo tienen límites más estrictos.
Cómo elegir una topología
- Evalúa el tamaño y el crecimiento previsto de la red.
- Considera los requisitos de disponibilidad y tolerancia a fallos.
- Valora el presupuesto para cableado, hardware y mantenimiento.
- Toma en cuenta el rendimiento necesario (latencia, ancho de banda) y los tipos de tráfico.
- Piensa en la facilidad de gestión y en la posibilidad de reconfiguración o ampliación.
Conclusión
Los nombres utilizados —como anillo o estrella— son descripciones aproximadas; una instalación física puede no encajar exactamente en una única categoría y, en la práctica, muchas redes modernas son topologías híbridas que combinan ventajas de varios modelos. Elegir la topología adecuada implica balancear rendimiento, coste, tolerancia a fallos y facilidad de gestión según las necesidades concretas del entorno.
Diagrama de diferentes topologías de red.
Cadenas de margaritas
Excepto en el caso de las redes en estrella, la forma más sencilla de añadir más ordenadores a una red es mediante la conexión en cadena, es decir, conectando cada ordenador en serie con el siguiente. Si un mensaje va dirigido a un ordenador que se encuentra en una parte de la línea, cada sistema lo hace rebotar en secuencia hasta que llega al destino. Una red encadenada puede adoptar dos formas básicas: lineal y en anillo.
Centralización
La topología en estrella reduce la probabilidad de que se produzca un fallo en la red al conectar todos los nodos periféricos (ordenadores, etc.) a un nodo central. Cuando la topología física en estrella se aplica a una red de bus lógico como Ethernet, este nodo central (tradicionalmente un concentrador) retransmite todas las transmisiones recibidas de cualquier nodo periférico a todos los nodos periféricos de la red, incluyendo a veces el nodo de origen. Así, todos los nodos periféricos pueden comunicarse con todos los demás transmitiendo al nodo central y recibiendo de él. El fallo de una línea de transmisión que une cualquier nodo periférico con el nodo central provocará el aislamiento de ese nodo periférico de todos los demás, pero el resto de los nodos periféricos no se verán afectados. Sin embargo, la desventaja es que el fallo del nodo central provocará también el fallo de todos los nodos periféricos,
Si el nodo central es pasivo, el nodo de origen debe ser capaz de tolerar la recepción de un eco de su propia transmisión, retrasado por el tiempo de transmisión de ida y vuelta (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 suele tener los medios para evitar los problemas relacionados con el eco.
Una topología de árbol (también conocida como topología jerárquica) puede verse como una colección de redes en estrella dispuestas en una jerarquía. Este árbol tiene nodos periféricos individuales (por ejemplo, las hojas) que sólo deben transmitir y recibir de otro nodo y no deben actuar como repetidores o regeneradores. A diferencia de la red en estrella, la funcionalidad del nodo central puede estar distribuida.
Al igual que en la red en estrella convencional, los nodos individuales pueden quedar aislados de la red por un fallo puntual de una ruta de transmisión al nodo. Si falla un enlace que conecta una hoja, esa hoja queda aislada; si falla una conexión con un nodo que no es una hoja, toda una sección de la red queda aislada del resto.
Para aliviar la cantidad de tráfico de red que supone la transmisión de todas las señales a todos los nodos, se han desarrollado nodos centrales más avanzados que son capaces de seguir la pista de las identidades de los nodos que están conectados a la red. Estos conmutadores de red "aprenden" la disposición de la red "escuchando" en cada puerto durante la transmisión normal de datos, examinando los paquetes de datos y registrando la dirección/identificación de cada nodo conectado y el puerto al que está conectado en una tabla de búsqueda guardada en la memoria. Esta tabla de búsqueda permite que las futuras transmisiones se dirijan únicamente al destino previsto.
Descentralización
En una topología de malla (es decir, una topología de malla parcialmente conectada), hay al menos dos nodos con dos o más caminos entre ellos para proporcionar caminos redundantes que se utilizarán en caso de que el enlace que proporciona uno de los caminos falle. Esta descentralización suele aprovecharse para compensar la desventaja de un único punto de fallo que se presenta cuando se utiliza un único dispositivo como nodo central (por ejemplo, en las redes en estrella y en árbol). Un tipo especial de malla, que limita el número de saltos entre dos nodos, es un hipercubo. El número de bifurcaciones arbitrarias en las redes de malla las hace más difíciles de diseñar e implementar, pero su naturaleza descentralizada las hace muy útiles. En cierto modo, es similar a una red de malla, en la que se utiliza una topología lineal o de anillo para conectar sistemas en múltiples direcciones. Un anillo multidimensional tiene una topología toroidal, por ejemplo.
Una red totalmente conectada, topología completa o topología de malla completa es una topología de red en la que hay un enlace directo entre todos los pares de nodos. En una red totalmente conectada con nodos, hay n(n-1)/2 enlaces directos. Las redes diseñadas con esta topología suelen ser muy costosas de montar, pero proporcionan un alto grado de fiabilidad debido a las múltiples rutas para los datos que proporciona el gran número de enlaces redundantes entre los nodos. Esta topología se ve sobre todo en aplicaciones militares. Sin embargo, también se puede ver en el protocolo de intercambio de archivos BitTorrent, en el que los usuarios se conectan a otros usuarios en el "enjambre" permitiendo que cada usuario que comparte el archivo se conecte a otros usuarios también involucrados. A menudo, en el uso real de BitTorrent, cualquier nodo individual rara vez está conectado a todos los demás nodos como en una verdadera red totalmente conectada, pero el protocolo permite la posibilidad de que cualquier nodo se conecte a cualquier otro nodo al compartir archivos.
Híbridos
Las redes híbridas utilizan una combinación de dos o más topologías de tal manera que la red resultante no presenta una de las topologías estándar (por ejemplo, bus, estrella, anillo, etc.). Por ejemplo, una red en forma de árbol conectada a otra red en forma de árbol sigue siendo una red en forma de árbol, pero dos redes en forma de estrella conectadas entre sí presentan una topología de red híbrida. Siempre se produce una topología híbrida cuando se conectan dos topologías de red básicas diferentes. Dos ejemplos comunes de redes híbridas son: la red en anillo en estrella y la red en bus en estrella
- Una red de anillo en estrella está formada por dos o más topologías en estrella conectadas mediante una unidad de acceso multiestación (MAU) como eje central.
- Una red de bus en estrella está formada por dos o más topologías en estrella conectadas mediante un tronco de bus (el tronco de bus sirve de columna vertebral de la red).
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