Topologías

La topología física es la forma que dibuja el cableado: por dónde va cada cable y qué se conecta con qué. La topología lógica es el camino que recorre de verdad la información y, sobre todo, cómo se turnan las estaciones para usar el medio. No tienen por qué coincidir, y de hecho lo normal es que no coincidan.

Las dos filas de las tecnologías con testigo son las que más se preguntan, y precisamente porque están cruzadas: Token Bus es bus por fuera y anillo por dentro, y Token Ring es estrella por fuera y anillo por dentro. Merece la pena memorizarlas juntas, porque el examen suele intercambiarlas.

La topología física la decide el electricista; la lógica, el subnivel MAC. Por eso una red puede cambiar de concentrador a conmutador, mantener exactamente el mismo cableado y cambiar por completo su topología lógica.

En la topología en bus todas las estaciones se pinchan sobre un mismo cable troncal, que lleva un terminador en cada extremo para que la señal no rebote. Fue la topología de la Ethernet original sobre cable coaxial y hoy no se instala, pero sigue cayendo en examen porque explica de dónde vienen las colisiones.

• A favor: gasta muy poco cable, es barata y es sencilla de ampliar mientras el troncal aguante.
• En contra: un corte en el troncal, o un terminador mal puesto, deja sin servicio a toda la red.
• En contra: todas las estaciones comparten el medio, así que hay colisiones y el rendimiento cae en cuanto crece el número de equipos.
• En contra: localizar una avería es difícil, porque el síntoma es el mismo se rompa donde se rompa.

En la topología en anillo cada estación se conecta con la siguiente formando un lazo cerrado, y la información circula en un solo sentido pasando por todos los nodos hasta llegar al destino. Cada estación actúa como repetidor de la anterior, así que la señal se regenera y el anillo puede ser largo. Combinada con el paso de testigo da un acceso determinista: se sabe cuánto puede tardar como máximo una estación en poder transmitir.

• A favor: no hay colisiones, y el retardo máximo es predecible, lo que la hacía interesante en entornos industriales.
• A favor: el rendimiento no se derrumba con la carga, a diferencia de lo que ocurre en un bus.
• En contra: si cae un nodo o se corta el lazo, se para el anillo entero, salvo que se monte un doble anillo con sentidos opuestos como hacía FDDI.
• En contra: añadir o quitar una estación obliga a abrir el anillo.

El bus reparte el medio compitiendo y el anillo lo reparte por turnos. De ahí que el bus rinda muy bien con poca carga y fatal con mucha, y el anillo al revés: peor con poca carga, porque hay que esperar el testigo, y estable cuando la red se llena.

En la topología en estrella cada estación tiene su propio cable hasta un nodo central. Es la topología física de cualquier red local moderna, y su gran ventaja es que aísla las averías: un cable roto deja sin servicio a un puesto, no a la red. También facilita el diagnóstico, porque cada puerto del equipo central informa del estado de su enlace.

El precio es doble: se gasta mucho más cable que en un bus, y el nodo central es un punto único de fallo. Además, ese nodo central determina la topología lógica: si es un concentrador la red se comporta como un bus, y si es un conmutador cada enlace es independiente.

La topología en árbol, o estrella jerárquica, es lo que sale al encadenar estrellas: un conmutador central del que cuelgan conmutadores de planta, de los que cuelgan los puestos. Es la forma que impone el cableado estructurado, con un distribuidor de campus, uno de edificio y uno por planta, y la que hace que la red pueda crecer sin rehacerla entera.

Una red en árbol tiene un solo camino entre dos puntos cualesquiera. Esa propiedad es la que buscan los conmutadores cuando ejecutan el árbol de expansión: si el cableado tiene bucles, el protocolo bloquea enlaces hasta dejar un árbol.

En la topología en malla los nodos se enlazan entre sí por varios caminos. En una malla completa cada nodo está unido con todos los demás, lo que con n nodos exige n por (n menos 1) dividido entre 2 enlaces: para diez nodos, cuarenta y cinco cables. Es la topología más tolerante a fallos y la más cara, así que en la práctica se usa la malla parcial, en la que solo los nodos críticos tienen enlaces redundantes.

• A favor: hay caminos alternativos, de manera que la caída de un enlace no interrumpe el servicio y el tráfico puede repartirse.
• A favor: no hay un elemento central cuya avería lo pare todo.
• En contra: el coste de cableado y de puertos crece de forma cuadrática con el número de nodos.
• En contra: hace falta un mecanismo que decida por qué camino va cada cosa, y en una red local eso significa árbol de expansión o encaminamiento.

La topología híbrida es la combinación de varias de las anteriores, y es lo que hay en cualquier organización real: estrellas en cada planta, árbol para unir las plantas, y una malla parcial entre los conmutadores troncales y los encaminadores para que ninguna caída deje aislado un edificio.

Toda la comparación se puede resumir en tres preguntas: cuánto cable hace falta, qué pasa cuando algo se rompe y cómo se comporta la red cuando se llena de tráfico. Este cuadro sirve para responder de un vistazo cualquier pregunta de las que enfrentan una topología con otra.

La respuesta a «cuál es la topología más tolerante a fallos» es siempre la malla, y la respuesta a «cuál es la que se instala hoy» es siempre la estrella o el árbol. Son preguntas distintas y conviene no mezclarlas.