Topologías LAN (Redes)

La topología es la disposición física y lógica de una red. La disposición física de la red se refiere a cómo se unen las estaciones de trabajo, los servidores y otros equipos con cables y conectores. La disposición lógica de una red se refiere a cómo las estaciones de trabajo, servidores y otros equipos se relacionan entre sí en términos de flujo de tráfico. Hay tres topologías LAN principales: bus lineal, anillo y estrella. Otra topología de red es de naturaleza jerárquica, que puede incorporar elementos del bus, anillo y estrella. La topología física y lógica adecuada para una LAN viene determinada por objetivos de fiabilidad y coste, así como por los requisitos de conectividad de los usuarios.

Bus

En una topología de bus lineal, las estaciones están dispuestas a lo largo de una sola longitud de cable, que se puede extender en cualquier extremo o en ambos extremos para acomodar más nodos (Figura 65). La red consta de cable coaxial, como el cable A/U RG-58 utilizado con LAN Ethernet 10Base2. Los nodos se conectan al cable con un conector en T BNC (Conector de tuerca de bayoneta) (Figura 66), cuyo vástago se conecta a la tarjeta de interfaz de red (NIC). Un conector de barril BNC conecta segmentos de cable y un conector de terminador BNC tapa los extremos del cable. Por supuesto, el cableado de par trenzado se usa con mayor frecuencia para redes LAN Ethernet, en cuyo caso los conectores RJ45 proporcionan las conexiones entre dispositivos.

Figura 65

La topología de bus lineal.

Una red de bus lineal se puede ampliar aún más. Por ejemplo, una topología de árbol es en realidad un bus lineal complejo en el que el cable se ramifica en uno o ambos extremos, pero ofrece solo una ruta de transmisión entre dos estaciones cualquiera.

Anillo

En una topología de anillo, los nodos están dispuestos a lo largo de la ruta de transmisión para que los datos pasen a través de cada estación sucesiva antes de regresar a su punto de origen. Como su nombre lo indica, la topología de anillo consiste en nodos que forman un círculo cerrado (Figura 67).

En las redes LAN de anillo de token, un pequeño paquete llamado token circula alrededor del anillo, dando a cada estación en secuencia la oportunidad de poner información en la red. La estación se apodera del token, reemplazándolo con un marco de información. Solo el destinatario puede reclamar el mensaje. Al finalizar el paso a través del nodo central, que actúa como punto de procesamiento y coordinación de la red. Este nodo central se conoce generalmente como un hub. La información dirigida a uno o más nodos específicos se envía a través del nodo central y se cambia a las estaciones receptoras adecuadas a través de una ruta física dedicada.

Figura 66

Los conectores en T BNC se utilizan para conectar dos segmentos de cable a la tarjeta de interfaz de red (NIC) de un nodo.

Figura 67

La topología de anillo.

Se pueden crear topologías LAN jerárquicas

Más complejas a partir de las topologías básicas de bus, anillo y estrella. Uno de ellos es el” anillo dual de árboles ” en redes de Interfaz de Datos Distribuidos por Fibra (FDDI) que se crea con categorías especiales de equipos. Estos tipos de equipo se pueden organizar en cualquiera de las tres topologías: anillo doble, árbol y anillo doble de árboles (Figura 69).

Figura 69

Con FDDI, se puede usar un anillo doble de árboles para crear una topología jerárquica para mejorar la confiabilidad de la red.

En la topología de anillo dual, las estaciones de conexión dual (DASs) forman un bucle físico, donde todas las estaciones están conectadas de forma dual. En una topología de árbol, las estaciones aisladas remotas (SASs) están conectadas a un concentrador, que está conectado a otro concentrador en el anillo principal.

Cualquier DAS conectado a un concentrador funciona como SAS. Los concentradores se pueden usar para crear una jerarquía de red, que se conoce como anillo doble de árboles. Esta topología ofrece un diseño de sistema jerárquico flexible, eficiente y económico. Los dispositivos que requieren comunicaciones altamente confiables se conectan directamente al anillo principal, mientras que los que son menos cruciales se conectan a las ramas del anillo principal. Por lo tanto, los dispositivos SAS pueden comunicarse con el anillo principal, pero sin el costo adicional de equiparlos con una interfaz de doble anillo o una capacidad de bucle que de otro modo se requeriría para garantizar la confiabilidad del anillo en caso de falla de la estación.

Selección de topología

Cada topología tiene ventajas y desventajas. La topología de bus característica de las LAN Ethernet es la más económica y fácil de instalar. El anillo es un poco más caro y complicado. En ambos tipos de topologías, cuando un nodo funciona mal o se vuelve inoperable, los nodos a ambos lados no pueden comunicarse. Esto se puede superar agregando un concentrador. Los nodos se comunican entre sí a través de segmentos de cable separados a través de la columna vertebral colapsada dentro del concentrador. Si un nodo se vuelve inoperable, los otros nodos no se ven afectados, ya que ya no están conectados directamente.

En el caso de Ethernet, aunque la topología física ha cambiado de un bus lineal a una estrella, la operación lógica permanece sin cambios en el protocolo Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) de Ethernet todavía rige el acceso. En el caso de token ring, aunque la topología física ha cambiado de un anillo a una estrella, la operación lógica permanece sin cambios en el “token” circulante de ese anillo de token todavía gobierna el acceso.

Cuando se trata de disponibilidad de enlaces, la topología estrella es altamente confiable. En esta topología, todos los dispositivos de red se conectan a un concentrador central a través de segmentos LAN dedicados o compartidos. Aunque la pérdida de un enlace impide la comunicación entre el hub y los nodos afectados, todos los demás nodos continúan funcionando como antes, a menos que el propio hub sufra una falla catastrófica.

Para garantizar un alto grado de fiabilidad, el concentrador tiene lógica de control redundante, plano posterior y fuente de alimentación. El sistema de gestión del hub puede mejorar la tolerancia a fallos de estos subsistemas redundantes supervisando su funcionamiento e informando de cualquier problema. Con la fuente de alimentación, por ejemplo, el monitoreo puede incluir la detección de puntos de acceso y el funcionamiento del ventilador para detectar problemas antes de que interrumpa el funcionamiento del concentrador. En caso de fallo de la fuente de alimentación principal, la unidad redundante cambia de forma automática o manual bajo el control del administrador de red sin interrumpir la red. Si se apaga un ventilador, se puede enviar una alarma a la consola de administración, así como al buscapersonas de un técnico.

La flexibilidad de la arquitectura del concentrador se presta a diversos grados de tolerancia a fallos, dependiendo de la importancia de las aplicaciones. Por ejemplo, las estaciones de trabajo que ejecutan aplicaciones de modelado financiero pueden compartir un enlace al mismo módulo LAN en el concentrador. Aunque esta configuración puede parecer económica, es problemática en el sentido de que un fallo en el módulo LAN pondrá todas las estaciones de trabajo en ese enlace fuera de servicio.

Se puede lograr un grado ligeramente superior de tolerancia a fallos distribuyendo las estaciones de trabajo entre dos módulos LAN y enlaces. De esta manera, el fallo de un módulo afectará solo a la mitad de las estaciones de trabajo. Una correspondencia uno a uno de las estaciones de trabajo con los módulos ofrece un nivel aún mayor de tolerancia a fallos, ya que la falla de un módulo afecta solo a la estación de trabajo conectada a él. Sin embargo, esta configuración también es la solución más cara.

Una aplicación de misión crítica puede exigir el nivel más alto de tolerancia a fallos. Esto se puede lograr conectando la estación de trabajo a dos módulos LAN en el concentrador con enlaces separados. Lo último en tolerancia a fallos se puede lograr conectando uno de esos enlaces a un concentrador diferente. En esta disposición, se utiliza un transceptor para dividir los enlaces desde el ordenador host de la aplicación, lo que permite que cada enlace se conecte con un módulo diferente en el concentrador o a un concentrador diferente. En cada caso, la topología física cambia, pero la topología lógica sigue siendo la misma.

Última palabra

Con la introducción de equipos de conmutación en las LAN, ahora es posible ajustar la topología de subsecciones más pequeñas de la red de una organización. Los planificadores de redes pueden proporcionar las ventajas de una topología sobre otra para satisfacer las necesidades específicas de individuos, grupos de trabajo o departamentos.