Publicado: 15 de febrero de 2024
Colaboradores: Gita Jackson
La topología de red se refiere a la forma en que los nodos y las conexiones se organizan física y lógicamente en una red.
Las redes constan de una serie de enlaces y nodos. Los nodos incluyen dispositivos como enrutadores, conmutadores, repetidores y computadoras. Una topología de red describe cómo se organizan estos componentes entre sí y cómo se mueven los datos a través de la red.
La topología de red afecta muchos aspectos de la funcionalidad de la red, incluyendo las velocidades de transferencia de datos, la eficiencia de la red y la seguridad de la red. Hay varios tipos de topología diferentes, y beneficios y desventajas específicas que acompañan a cada tipo. Es importante tener en cuenta estos atributos al decidir qué topología es la más adecuada para una red.
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Una red se compone de nodos—los puntos de conexión en una red—y los enlaces que los conectan. Por ejemplo, en una red de área local (LAN), cada computadora es un nodo. Un enrutador es un dispositivo que actúa como un nodo cuando conecta su computadora a Internet. Un puente de red es un tipo de nodo que conecta dos segmentos de red entre sí, lo que permite que los datos fluyan entre ellos. Un repetidor recibe información, la limpia de ruido y luego retransmite la señal al siguiente nodo de la red.
Los enlaces son los medios de transmisión que se emplean para enviar información entre los nodos de su red. El tipo de enlace más común es un cable, aunque el tipo de cable que se emplea depende de la red que se está creando. Por ejemplo, los cables coaxiales se emplean comúnmente para redes LAN; los cables de par trenzado se emplean ampliamente en líneas telefónicas y en redes de telecomunicaciones; los cables de fibra óptica transportan pulsos de luz que comunican datos y, a menudo, se emplean para Internet de alta velocidad y cables de comunicación submarinos.
Una topología de red describe dos aspectos diferentes de una red de comunicaciones: la topología física y la topología lógica. Una topología de red física describe la ubicación de cada componente en la red y cómo están conectados físicamente. Un mapa de topología de red puede ayudar a los administradores de red a visualizar cómo se conectan los dispositivos entre sí y cómo organizar mejor los enlaces y nodos.
La topología lógica describe cómo los dispositivos de red parecen estar conectados entre sí y cómo fluyen los datos a través de la red. Los datos no necesariamente fluyen omnidireccionalmente en todas las redes, y la topología lógica de la red puede ilustrar cómo deben transferirse los datos y el número de enlaces y nodos por los que viajan los datos antes de llegar a su destino.
Los administradores de red a menudo usan diagramas de topología de red para comprender dónde ubicar mejor los nodos y enlaces, pero no necesariamente comienzan desde cero. Hay varios tipos de topologías de red, entre ellas: topología punto a punto, topología de bus, topología de anillo, topología de estrella, topología de árbol, topología de malla y topología híbrida.
Una red punto a punto, o una topología de puntos, es la red más fácil de entender y el tipo de topología de red más básico. Son simplemente dos nodos que están conectados por un único enlace. Los datos viajan ida y vuelta entre estos dos endpoints. Si bien este es el tipo de red más fácil de configurar, su simplicidad es su propia desventaja. Una topología punto a punto no es aplicable a la mayoría de los casos de uso modernos.
En una red de bus, cada nodo está conectado a un solo cable, como paradas de bus que se bifurcan desde una ruta de bus. Toda la transmisión de datos fluye a través de esa única conexión central. Debido a que todo está conectado en línea recta a partir de un cable central, es una topología rentable y fácil de configurar y agregar nuevos nodos.
Sin embargo, un enlace central compartido tiene inconvenientes. En un sistema que tiene un enlace central con muchas dependencias, una falla de ese enlace central hace que todas las dependencias fallen. Las redes de bus tampoco son tan seguras como otros tipos debido a este enlace central compartido. Además, cuantos más nodos compartan un cable central, más lenta es una red.
En una red de anillo, los nodos y enlaces se organizan en un anillo. Cada nodo tiene exactamente dos vecinos. En una red de este tipo, los repetidores se emplean para garantizar que los datos puedan llegar a los nodos que están más alejados entre sí en el anillo. Los datos generalmente fluyen unidireccionalmente en una red de anillo.
Este tipo de redes son baratas de instalar y ampliar, y los datos fluyen rápidamente dentro de la red. Pero una falla de un solo nodo puede colapsar toda la red. Las redes de doble anillo se emplean para protegerse contra este tipo de fallas.
Una red de doble anillo presenta dos anillos concéntricos en lugar de uno, y los anillos envían datos en direcciones opuestas. El segundo anillo se emplea cuando hay una falla en el primer anillo, y este tipo de red se emplea a menudo para dar soporte a infraestructuras críticas.
En una red de estrella, todos los nodos están conectados a un hub central. Los nodos se colocan alrededor de ese hub central en una forma que se asemeja aproximadamente a una estrella.
Este tipo de topología facilita la resolución de problemas con un nodo en particular. Si falla un solo nodo, el resto de la red no se ve afectada. Dicho esto, si el hub central deja de funcionar, toda la red deja de funcionar con él. En una red de estrella, el rendimiento de toda la red depende del hub central y de las conexiones a este.
Es útil pensar en una topología de árbol como una combinación de una red de bus y una red de estrella. En una topología de árbol, sigue habiendo un hub central que lo conecta todo, pero en lugar de nodos individuales que se ramifican desde ese nodo raíz central, se trata de otras redes de estrella. Esta topología permite que más dispositivos se conecten a un centro de datos central, lo que acelera el flujo de datos. Al igual que en una red de estrella, identificar problemas con nodos individuales es relativamente fácil.
Las topologías de árbol tienen los mismos inconvenientes que las redes de bus y de estrella, a saber, la vulnerabilidad a un único punto de falla. Si esa conexión central falla, todo falla.
En una red de malla, cada dispositivo está conectado al menos a otro nodo de la red. En una red de malla completa, cada nodo está conectado a todos los demás nodos. En una red de malla parcial, solo algunos de los nodos se conectan directamente entre sí, mientras que otros necesitan pasar a través de nodos adicionales para llegar al nodo objetivo.
Dado que los nodos pueden comunicarse directamente entre sí, en lugar de a través de un hub central, la comunicación en una red de malla suele ser muy rápida. Un gran ejemplo de una red de malla es Internet en sí, donde cada computadora es un nodo en una red proporcionada por diferentes proveedores de servicios de Internet que también se conectan entre sí. Los proveedores de malla como NYC Mesh emplean una red de malla para proporcionar Internet inalámbrico en una de las ciudades más pobladas de Estados Unidos.
Debido a que las redes de malla tienen múltiples rutas por las que puede viajar la información, son más resilientes que muchas otras topologías y pueden seguir funcionando si falla un nodo o una conexión. Las redes de malla también ofrecen una mayor seguridad—si un nodo es atacado o comprometido, puede ser reemplazado.
Sin embargo, las redes de malla suelen ser costosas de configurar y requieren muchos cables para establecer las conexiones. La malla de múltiples rutas también puede complicar la instalación y generar costos de mantenimiento más altos que en otros tipos de topologías.
Una topología de red híbrida es cualquier tipo de red que emplea una combinación de topologías. Una red de árbol que combina una red en estrella y una red de bus es un tipo de topología híbrida.
Las redes híbridas ofrecen flexibilidad y ayudan a las organizaciones a diseñar una topología que satisfaga específicamente sus necesidades. Sin embargo, crear una arquitectura de red personalizada puede ser un desafío y puede requerir más cableado y dispositivos de red, lo que aumenta los costos de mantenimiento.
La configuración de la red tiene un impacto directo en el rendimiento de la red. Afecta factores como la latencia de la red, la eficiencia, la resiliencia, la seguridad, la escalabilidad, los costos de mantenimiento y más. Si bien puede cambiar las topologías de red, es mucho más difícil una vez que se establece la infraestructura física. Por lo tanto, elegir el diseño de red adecuado para sus necesidades de red actuales y futuras es fundamental.
Los diferentes tipos de topología proporcionan beneficios e inconvenientes específicos—comprender estos atributos es la mejor manera de determinar la topología más adecuada para su red.
Por ejemplo, una red de malla es más costosa de configurar que otros tipos, pero proporciona mayor seguridad y resiliencia de la red. Para una organización que requiere seguridad y tiempo de actividad de alto nivel, y puede pagar los costos asociados de configuración y mantenimiento, este tipo podría ser una topología adecuada.
Una red de bus es generalmente más fácil y más barata de instalar, pero como toda la información fluye a lo largo de una conexión central, la privacidad y la seguridad son bajas, la resolución de problemas es más difícil y un problema con el enlace central puede hacer que falle toda la red. Una organización que busque reducir gastos de red con este tipo de topología debe considerar si tales desventajas son tolerables.
Una red bien diseñada proporciona una serie de beneficios. En primer lugar, ayuda a garantizar que los datos viajen de manera rápida y eficiente y que los problemas de red se identifiquen y solucionen fácilmente. Una red bien diseñada también facilita que los administradores de red asignen recursos. También puede facilitar la implementación de medidas de seguridad adicionales, como cortafuegos, que bloquean el acceso a ciertas partes de la red según las políticas descritas en una lista de control de acceso (ACL).
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