Topología de la red

Topología de red es la disposición de los elementos (enlaces, nodos, etc.) de una red de comunicación. La topología de red se puede utilizar para definir o describir la disposición de varios tipos de redes de telecomunicaciones, incluidas las redes de radiocomando y control, los buses de campo industriales y las redes informáticas.

La topología de red es la estructura topológica de una red y se puede representar física o lógicamente. Es una aplicación de la teoría de grafos en la que los dispositivos que se comunican se modelan como nodos y las conexiones entre los dispositivos se modelan como enlaces o líneas entre los nodos. La topología física es la ubicación de los diversos componentes de una red (p. ej., ubicación de dispositivos e instalación de cables), mientras que la topología lógica ilustra cómo fluyen los datos dentro de una red. Las distancias entre nodos, las interconexiones físicas, las velocidades de transmisión o los tipos de señales pueden diferir entre dos redes diferentes, pero sus topologías lógicas pueden ser idénticas. La topología física de una red es una preocupación particular de la capa física del modelo OSI.

Los ejemplos de topologías de red se encuentran en las redes de área local (LAN), una instalación de red informática común. Cualquier nodo dado en la LAN tiene uno o más enlaces físicos a otros dispositivos en la red; mapear gráficamente estos enlaces da como resultado una forma geométrica que puede usarse para describir la topología física de la red. Se ha utilizado una amplia variedad de topologías físicas en las LAN, que incluyen anillo, bus, malla y estrella. Por el contrario, el mapeo del flujo de datos entre los componentes determina la topología lógica de la red. En comparación, las redes de área del controlador, comunes en los vehículos, son principalmente redes de sistemas de control distribuidos de uno o más controladores interconectados con sensores y actuadores sobre, invariablemente, una topología de bus físico.

Topologías

Diagrama de diferentes topologías de red.

Existen dos categorías básicas de topologías de red, topologías físicas y topologías lógicas.

El diseño del medio de transmisión utilizado para vincular dispositivos es la topología física de la red. Para medios conductores o de fibra óptica, esto se refiere al diseño del cableado, las ubicaciones de los nodos y los enlaces entre los nodos y el cableado. La topología física de una red está determinada por las capacidades de los dispositivos y medios de acceso a la red, el nivel de control o tolerancia a fallas deseado y el costo asociado con el cableado o los circuitos de telecomunicaciones.

Por el contrario, la topología lógica es la forma en que las señales actúan en los medios de la red, o la forma en que los datos pasan a través de la red de un dispositivo al siguiente sin tener en cuenta la interconexión física de los dispositivos. La topología lógica de una red no es necesariamente la misma que su topología física. Por ejemplo, la Ethernet de par trenzado original que usaba concentradores repetidores era una topología de bus lógica llevada a una topología de estrella física. Token Ring es una topología de anillo lógica, pero está conectada como una estrella física desde la unidad de acceso a los medios. Físicamente, AFDX puede ser una topología en estrella en cascada de múltiples conmutadores Ethernet duales redundantes; sin embargo, los enlaces virtuales AFDX se modelan como conexiones de bus de un solo transmisor con conmutación de tiempo, siguiendo así el modelo de seguridad de una topología de bus de un solo transmisor utilizada anteriormente en aviones. Las topologías lógicas a menudo están estrechamente asociadas con los métodos y protocolos de control de acceso a los medios. Algunas redes pueden cambiar dinámicamente su topología lógica a través de cambios de configuración en sus enrutadores y conmutadores.

Enlaces

Los medios de transmisión (a menudo denominados en la literatura como medios físicos) utilizados para vincular dispositivos para formar una red informática incluyen cables eléctricos (Ethernet, HomePNA, comunicación por línea eléctrica, G.hn), fibra óptica (comunicación por fibra óptica) y ondas de radio (redes inalámbricas). En el modelo OSI, estos se definen en las capas 1 y 2: la capa física y la capa de enlace de datos.

Una familia ampliamente adoptada de medios de transmisión utilizados en la tecnología de red de área local (LAN) se conoce colectivamente como Ethernet. Los estándares de medios y protocolos que permiten la comunicación entre dispositivos en red a través de Ethernet están definidos por IEEE 802.3. Ethernet transmite datos a través de cables de cobre y fibra. Los estándares de LAN inalámbrica (p. ej., los definidos por IEEE 802.11) utilizan ondas de radio, mientras que otros utilizan señales infrarrojas como medio de transmisión. La comunicación por línea eléctrica utiliza el cableado de alimentación de un edificio para transmitir datos.

Tecnologías cableadas

Los cables de fibra óptica se utilizan para transmitir la luz de un nodo de computadora/network a otro

Los órdenes de las siguientes tecnologías cableadas son, aproximadamente, de la velocidad de transmisión más lenta a la más rápida.

• Cable coaxial es ampliamente utilizado para sistemas de televisión por cable, edificios de oficinas y otros lugares de trabajo para redes locales de área. Los cables consisten en alambre de cobre o aluminio rodeado de una capa aislante (típicamente un material flexible con una alta constante dieléctrica), que está rodeado por una capa conductiva. El aislamiento entre los conductores ayuda a mantener la impedancia característica del cable que puede ayudar a mejorar su rendimiento. La velocidad de transmisión oscila entre 200 millones de bits por segundo y más de 500 millones de bits por segundo.
• ITU-T G.hn tecnología utiliza el cable existente (por cable coaxial, líneas telefónicas y líneas eléctricas) para crear una red de área local de alta velocidad (hasta 1 Gigabit/s).
• Trazas de señalización en los circuitos impresos son comunes para la comunicación en serie a nivel de tablero, especialmente entre ciertos tipos de circuitos integrados, un ejemplo común es SPI.
• Cable de cinta (incluido y posiblemente sin escaneo) ha sido un medio rentable para protocolos de serie, especialmente dentro de recintos metálicos o rodados dentro de trenzas de cobre o aluminio, a corta distancias o a menores tasas de datos. Varios protocolos de red serie se pueden implementar sin cableado de par blindado o retorcido, es decir, con cable "flat" o "ribbon", o un cable de cinta plana/twisted híbrido, si las restricciones EMC, longitud y ancho de banda permiten: RS-232, RS-422, RS-485, CAN, GPIB, SCSI, etc.
• Twisted pair wire es el medio más utilizado para todas las telecomunicaciones. El cableado de doble par consiste en alambres de cobre que se torcen en pares. Los cables telefónicos ordinarios consisten en dos alambres de cobre aislados retorcidos en pares. El cableado de red informática (wired Ethernet definido por IEEE 802.3) consiste en 4 pares de cableado de cobre que se pueden utilizar para la transmisión de voz y datos. El uso de dos cables retorcidos juntos ayuda a reducir la inducción cruzada y electromagnética. La velocidad de transmisión varía de 2 millones de bits por segundo a 10 mil millones de bits por segundo. El cableado de pares girados viene en dos formas: par retorcido sin escabullirse (UTP) y blindado par retorcido (STP). Cada formulario viene en varias clasificaciones de categoría, diseñadas para su uso en diversos escenarios.

2007 mapa mostrando cables de telecomunicación de fibra óptica submarino en todo el mundo.

• An fibra óptica es una fibra de vidrio. Tiene pulso de luz que representan datos. Algunas ventajas de las fibras ópticas sobre los alambres de metal son muy baja pérdida de transmisión e inmunidad de interferencia eléctrica. Las fibras ópticas pueden llevar simultáneamente múltiples longitudes de onda de luz, lo que aumenta considerablemente la tasa de envío de datos y ayuda a permitir tasas de datos de hasta billones de bits por segundo. Las fibras ópticas se pueden utilizar para largas pistas de cable que transportan tasas de datos muy altas, y se utilizan para cables de comunicaciones submarinas a continentes interconectados.

El precio es un factor principal que distingue las opciones de tecnología alámbrica e inalámbrica en una empresa. Las opciones inalámbricas tienen un precio superior que puede hacer que la compra de computadoras, impresoras y otros dispositivos con cable sea un beneficio financiero. Antes de tomar la decisión de comprar productos de tecnología cableada, es necesario revisar las restricciones y limitaciones de las selecciones. Las necesidades comerciales y de los empleados pueden anular cualquier consideración de costos.

Tecnologías inalámbricas

Las computadoras personales están muy a menudo conectadas a redes usando enlaces inalámbricos

• Microondas terrestres– La comunicación terrestre de microondas utiliza transmisores terrestres y receptores que se asemejan a platos satelitales. Las microondas terrestres están en el rango de bajo gigahertz, que limita todas las comunicaciones a la línea de visión. Las estaciones de relé están separadas aproximadamente 50 km (30 mi) de distancia.
• Satélites de comunicaciones– Los satélites se comunican a través de ondas de radio de microondas, que no son desviadas por la atmósfera de la Tierra. Los satélites están estacionados en el espacio, típicamente en órbita geoestacionaria 35.786 km (22.236 mi) sobre el ecuador. Estos sistemas de órbita terrestre son capaces de recibir y transmitir señales de voz, datos y TV.
• Sistemas Celulares y PCS utilizar varias tecnologías de comunicación por radio. Los sistemas dividen la región cubierta en múltiples áreas geográficas. Cada área tiene un transmisor de baja potencia o un dispositivo de antena de relé de radio para transmitir llamadas de una zona a la siguiente área.
• Tecnologías de radio y espectro extendido– Las redes de área local inalámbrica utilizan una tecnología de radio de alta frecuencia similar a la celular digital y una tecnología de radio de baja frecuencia. Las redes inalámbricas utilizan tecnología de espectro para permitir la comunicación entre múltiples dispositivos en un área limitada. IEEE 802.11 define un sabor común de la tecnología inalámbrica de onda abierta conocida como Wi-Fi.
• Comunicación óptica de espacio libre utiliza luz visible o invisible para las comunicaciones. En la mayoría de los casos, se utiliza la propagación de la línea de visión, lo que limita el posicionamiento físico de los dispositivos de comunicación.

Tecnologías exóticas

Ha habido varios intentos de transportar datos a través de medios exóticos:

• IP sobre los transportistas de Avian fue una solicitud de comentarios del tonto de April, emitida como RFC 1149. Se implementó en la vida real en 2001.
• Extender el Internet a dimensiones interplanetarias a través de ondas de radio, el Internet Interplanetario.

Ambos casos tienen un gran tiempo de retraso de ida y vuelta, lo que proporciona una comunicación bidireccional lenta, pero no evita el envío de grandes cantidades de información.

Nodos

Los nodos de red son los puntos de conexión del medio de transmisión a los transmisores y receptores de las señales eléctricas, ópticas o de radio transportadas en el medio. Los nodos pueden estar asociados con una computadora, pero ciertos tipos pueden tener solo un microcontrolador en un nodo o posiblemente ningún dispositivo programable. En los arreglos en serie más simples, un transmisor RS-232 se puede conectar mediante un par de cables a un receptor, formando dos nodos en un enlace, o una topología punto a punto. Algunos protocolos permiten que un solo nodo solo transmita o reciba (por ejemplo, ARINC 429). Otros protocolos tienen nodos que pueden transmitir y recibir en un solo canal (por ejemplo, CAN puede tener muchos transceptores conectados a un solo bus). Si bien los componentes básicos del sistema convencional de una red informática incluyen controladores de interfaz de red (NIC), repetidores, concentradores, puentes, conmutadores, enrutadores, módems, puertas de enlace y cortafuegos, la mayoría de las preocupaciones de la red se dirigen más allá de la topología de la red física y pueden representarse como una sola. nodos en una topología de red física particular.

Interfaces de red

Una interfaz de red ATM en forma de tarjeta accesoria. Muchas interfaces de red están incorporadas.

Un controlador de interfaz de red (NIC) es un hardware de computadora que proporciona a una computadora la capacidad de acceder a los medios de transmisión y tiene la capacidad de procesar información de red de bajo nivel. Por ejemplo, la NIC puede tener un conector para aceptar un cable, o una antena para transmisión y recepción inalámbrica, y los circuitos asociados.

La NIC responde al tráfico dirigido a una dirección de red para la NIC o la computadora como un todo.

En las redes Ethernet, cada controlador de interfaz de red tiene una dirección de control de acceso a medios (MAC) única, generalmente almacenada en la memoria permanente del controlador. Para evitar conflictos de direcciones entre dispositivos de red, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) mantiene y administra la exclusividad de las direcciones MAC. El tamaño de una dirección MAC Ethernet es de seis octetos. Los tres octetos más significativos están reservados para identificar a los fabricantes de NIC. Estos fabricantes, utilizando solo sus prefijos asignados, asignan de manera única los tres octetos menos significativos de cada interfaz Ethernet que producen.

Repetidores y concentradores

Un repetidor es un dispositivo electrónico que recibe una señal de red, la limpia de ruido innecesario y la regenera. La señal puede reformarse o retransmitirse a un nivel de potencia más alto, al otro lado de una obstrucción posiblemente usando un medio de transmisión diferente, de modo que la señal pueda cubrir distancias más largas sin degradación. Los repetidores comerciales han ampliado los segmentos RS-232 de 15 metros a más de un kilómetro. En la mayoría de las configuraciones de Ethernet de par trenzado, se requieren repetidores para cables que se extienden más de 100 metros. Con la fibra óptica, los repetidores pueden estar separados por decenas o incluso cientos de kilómetros.

Los repetidores funcionan dentro de la capa física del modelo OSI, es decir, no hay cambios de extremo a extremo en el protocolo físico a través del repetidor o par de repetidores, incluso si se puede usar una capa física diferente entre los extremos. del repetidor, o par de repetidores. Los repetidores requieren una pequeña cantidad de tiempo para regenerar la señal. Esto puede causar un retraso en la propagación que afecta el rendimiento de la red y puede afectar el funcionamiento adecuado. Como resultado, muchas arquitecturas de red limitan la cantidad de repetidores que se pueden usar en una fila, por ejemplo, la regla Ethernet 5-4-3.

Un repetidor con múltiples puertos se conoce como concentrador, un concentrador Ethernet en redes Ethernet, un concentrador USB en redes USB.

• Las redes USB utilizan centros para formar topologías de estrellas atadas.
• Los centros y repetidores Ethernet de LAN han sido obsoletos principalmente por los interruptores modernos.

Puentes

Un puente de red conecta y filtra el tráfico entre dos segmentos de red en la capa de enlace de datos (capa 2) del modelo OSI para formar una sola red. Esto rompe el dominio de colisión de la red pero mantiene un dominio de transmisión unificado. La segmentación de red divide una red grande y congestionada en una agregación de redes más pequeñas y eficientes.

Los puentes vienen en tres tipos básicos:

• Puentes locales: Conexión directa de LANs
• Puentes remotos: Se puede utilizar para crear un vínculo de red de área amplia (WAN) entre LANs. Los puentes remotos, donde el enlace de conexión es más lento que las redes finales, han sido reemplazados en gran medida por los routers.
• Puentes inalámbricos: Se puede utilizar para unir LANs o conectar dispositivos remotos a LANs.

Interruptores

Un conmutador de red es un dispositivo que reenvía y filtra datagramas (tramas) de capa 2 OSI entre puertos según la dirección MAC de destino en cada trama. Un conmutador se diferencia de un concentrador en que solo reenvía las tramas a los puertos físicos involucrados en la comunicación en lugar de a todos los puertos conectados. Se puede considerar como un puente multipuerto. Aprende a asociar puertos físicos a direcciones MAC examinando las direcciones de origen de las tramas recibidas. Si se apunta a un destino desconocido, el conmutador transmite a todos los puertos menos al origen. Los conmutadores normalmente tienen numerosos puertos, lo que facilita una topología en estrella para dispositivos y conmutadores adicionales en cascada.

Los conmutadores multicapa son capaces de enrutar según el direccionamiento de capa 3 o niveles lógicos adicionales. El término conmutador a menudo se usa de manera general para incluir dispositivos como enrutadores y puentes, así como también dispositivos que pueden distribuir el tráfico según la carga o el contenido de la aplicación (por ejemplo, un identificador de URL web).

Enrutadores

Un típico router casero o de oficina pequeña que muestra la línea telefónica ADSL y las conexiones de cable de red Ethernet

Un enrutador es un dispositivo de interconexión de redes que reenvía paquetes entre redes mediante el procesamiento de la información de enrutamiento incluida en el paquete o datagrama (información del protocolo de Internet de la capa 3). La información de enrutamiento a menudo se procesa junto con la tabla de enrutamiento (o tabla de reenvío). Un enrutador usa su tabla de enrutamiento para determinar dónde reenviar los paquetes. Un destino en una tabla de enrutamiento puede incluir un "null" interfaz, también conocida como el "agujero negro" interfaz porque los datos pueden entrar en ella, sin embargo, no se realiza ningún otro procesamiento para dichos datos, es decir, los paquetes se descartan.

Módems

Los módems (MOdulator-DEModulator) se utilizan para conectar nodos de red a través de un cable que no se diseñó originalmente para el tráfico de red digital o para la conexión inalámbrica. Para hacer esto, la señal digital modula una o más señales portadoras para producir una señal analógica que se puede adaptar para proporcionar las propiedades requeridas para la transmisión. Los módems se usan comúnmente para líneas telefónicas, utilizando una tecnología de línea de abonado digital.

Cortafuegos

Un cortafuegos es un dispositivo de red para controlar la seguridad de la red y las reglas de acceso. Los cortafuegos suelen estar configurados para rechazar solicitudes de acceso de fuentes no reconocidas y permitir acciones de fuentes reconocidas. El papel vital que juegan los cortafuegos en la seguridad de la red crece en paralelo con el aumento constante de los ataques cibernéticos.

Clasificación

El estudio de la topología de red reconoce ocho topologías básicas: punto a punto, bus, estrella, anillo o circular, malla, árbol, híbrido o cadena.

Punto a punto

La topología más simple con un enlace dedicado entre dos puntos finales. La más fácil de entender, de las variaciones de la topología punto a punto, es un canal de comunicación punto a punto que, para el usuario, parece estar asociado permanentemente con los dos puntos finales. El teléfono de lata de un niño es un ejemplo de un canal físico dedicado.

Usando tecnologías de conmutación de circuitos o conmutación de paquetes, un circuito punto a punto puede configurarse dinámicamente y desconectarse cuando ya no se necesite. Las topologías punto a punto conmutadas son el modelo básico de la telefonía convencional.

El valor de una red punto a punto permanente es la comunicación sin obstáculos entre los dos puntos finales. El valor de una conexión punto a punto bajo demanda es proporcional al número de pares potenciales de abonados y se ha expresado como la Ley de Metcalfe.

Cadena de margaritas

La conexión en cadena se logra conectando cada computadora en serie con la siguiente. Si un mensaje está destinado a una computadora en la mitad de la línea, cada sistema lo rebota en secuencia hasta que llega al destino. Una red encadenada puede adoptar dos formas básicas: lineal y en anillo.

• A topología lineal pone un enlace de dos vías entre un ordenador y el siguiente. Sin embargo, esto era caro en los primeros días de la computación, ya que cada ordenador (excepto los de cada extremo) requería dos receptores y dos transmisores.
• Conectando las computadoras en cada extremo de la cadena, a topología del anillo se puede formar. Cuando un nodo envía un mensaje, el mensaje es procesado por cada computadora en el anillo. Una ventaja del anillo es que el número de transmisores y receptores se puede cortar en la mitad. Dado que un mensaje eventualmente se agita todo el camino, la transmisión no necesita ir ambas direcciones. Alternativamente, el anillo se puede utilizar para mejorar la tolerancia a la falla. Si el anillo se rompe en un enlace particular, la transmisión se puede enviar a través de la ruta inversa, asegurando que todos los nodos estén siempre conectados en el caso de una sola falla.

Autobús

Topología de red de autobuses

En las redes de área local que utilizan topología de bus, cada nodo está conectado mediante conectores de interfaz a un único cable central. Este es el 'bus', también conocido como la red troncal o troncal: toda la transmisión de datos entre los nodos de la red se transmite a través de este medio de transmisión común y todos los nodos de la red pueden recibirla simultáneamente..

Una señal que contiene la dirección de la máquina receptora prevista viaja desde una máquina de origen en ambas direcciones a todas las máquinas conectadas al bus hasta que encuentra el destinatario previsto, que luego acepta los datos. Si la dirección de la máquina no coincide con la dirección prevista para los datos, se ignora la porción de datos de la señal. Dado que la topología de bus consta de un solo cable, es menos costosa de implementar que otras topologías, pero los ahorros se compensan con el mayor costo de administrar la red. Además, dado que la red depende de un solo cable, puede ser el único punto de falla de la red. En esta topología, cualquier nodo puede acceder a los datos que se transfieren.

Autobús lineal

En una red de bus lineal, todos los nodos de la red están conectados a un medio de transmisión común que tiene solo dos puntos finales. Cuando la señal eléctrica llega al final del bus, la señal se refleja de regreso por la línea, causando interferencias no deseadas. Para evitar esto, los dos extremos del bus normalmente se terminan con un dispositivo llamado terminador.

Autobús distribuido

En una red de bus distribuido, todos los nodos de la red están conectados a un medio de transmisión común con más de dos puntos finales, creado al agregar ramas a la sección principal del medio de transmisión: la topología de bus distribuido físico funciona exactamente de la misma manera que la topología de bus lineal física porque todos los nodos comparten un medio de transmisión común.

Estrella

Topología de la red estelar

En la topología en estrella, cada nodo periférico (estación de trabajo de computadora o cualquier otro periférico) está conectado a un nodo central llamado concentrador o conmutador. El concentrador es el servidor y los periféricos son los clientes. La red no tiene que parecerse necesariamente a una estrella para ser clasificada como una red en estrella, pero todos los nodos periféricos de la red deben estar conectados a un concentrador central. Todo el tráfico que atraviesa la red pasa por el concentrador central, que actúa como repetidor de señal.

La topología en estrella se considera la topología más fácil de diseñar e implementar. Una ventaja de la topología en estrella es la simplicidad de agregar nodos adicionales. La principal desventaja de la topología en estrella es que el concentrador representa un único punto de falla. Además, dado que toda la comunicación periférica debe fluir a través del concentrador central, el ancho de banda central agregado forma un cuello de botella en la red para los clústeres grandes.

Estrella extendida

La topología de red en estrella extendida extiende una topología en estrella física mediante uno o más repetidores entre el nodo central y los nodos periféricos (o "radios"). Los repetidores se utilizan para extender la distancia máxima de transmisión de la capa física, la distancia punto a punto entre el nodo central y los nodos periféricos. Los repetidores permiten una mayor distancia de transmisión, más allá de lo que sería posible utilizando solo la potencia de transmisión del nodo central. El uso de repetidores también puede superar las limitaciones del estándar en el que se basa la capa física.

Una topología en estrella extendida física en la que los repetidores se reemplazan con concentradores o conmutadores es un tipo de topología de red híbrida y se denomina topología en estrella jerárquica física, aunque algunos textos no hacen distinción entre las dos topologías.

Una topología en estrella jerárquica física también se puede denominar topología en estrella de nivel. Esta topología difiere de una topología de árbol en la forma en que las redes en estrella se conectan entre sí. Una topología de estrella de nivel utiliza un nodo central, mientras que una topología de árbol utiliza un bus central y también puede denominarse red de bus en estrella.

Estrella distribuida

Una estrella distribuida es una topología de red que se compone de redes individuales que se basan en la topología de estrella física conectada de forma lineal, es decir, 'en cadena' – sin un punto de conexión de nivel central o superior (por ejemplo, dos o más concentradores 'apilados', junto con sus nodos conectados en estrella asociados o 'radios').

Anillo

Topología de red de anillos

Una topología de anillo es una cadena tipo margarita en un circuito cerrado. Los datos viajan alrededor del anillo en una dirección. Cuando un nodo envía datos a otro, los datos pasan a través de cada nodo intermedio del anillo hasta llegar a su destino. Los nodos intermedios repiten (retransmiten) los datos para mantener la señal fuerte. Cada nodo es un par; no existe una relación jerárquica de clientes y servidores. Si un nodo no puede retransmitir datos, corta la comunicación entre los nodos anteriores y posteriores en el bus.

Ventajas:

• Cuando la carga en la red aumenta, su rendimiento es mejor que la topología del autobús.
• No hay necesidad de servidor de red para controlar la conectividad entre estaciones de trabajo.

Desventajas:

• El ancho de banda de red Aggregate está embotellado por el eslabón más débil entre dos nodos.

Malla

El valor de las redes totalmente malladas es proporcional al exponente de la cantidad de suscriptores, suponiendo que los grupos de comunicación de dos puntos finales cualesquiera, hasta e incluyendo todos los puntos finales, se aproximan mediante la Ley de Reed.

Red totalmente conectada

Topología de malla totalmente conectada

En una red totalmente conectada, todos los nodos están interconectados. (En la teoría de grafos esto se llama un gráfico completo.) La red completamente conectada más simple es una red de dos nodos. Una red completamente conectada no necesita usar conmutación de paquetes o transmisión. Sin embargo, dado que el número de conexiones crece cuadráticamente con el número de nodos:

c=n()n− − 1)2.{displaystyle c={frac {n-1}{2},}

Esto lo hace poco práctico para redes grandes. Este tipo de topología no se dispara ni afecta a otros nodos de la red.

Red parcialmente conectada

Topología de malla parcialmente conectada

En una red parcialmente conectada, ciertos nodos están conectados exactamente a otro nodo; pero algunos nodos están conectados a dos o más nodos con un enlace punto a punto. Esto hace posible hacer uso de parte de la redundancia de la topología de malla que está completamente conectada físicamente, sin el gasto y la complejidad necesarios para una conexión entre todos los nodos de la red.

Híbrida

La topología híbrida también se conoce como red híbrida. Las redes híbridas combinan 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 árbol (o red de bus en estrella) es una topología híbrida en la que las redes en estrella están interconectadas a través de redes de bus. Sin embargo, una red en árbol conectada a otra red en árbol sigue siendo topológicamente una red en árbol, no un tipo de red distinto. Una topología híbrida siempre se produce cuando se conectan dos topologías de red básicas diferentes.

Una red de anillo en estrella consiste en dos o más redes en anillo conectadas mediante una unidad de acceso multiestación (MAU) como concentrador centralizado.

La topología de copo de nieve es una red en estrella de redes en estrella.

Otros dos tipos de redes híbridas son malla híbrida y estrella jerárquica.

Centralización

La topología en estrella reduce la probabilidad de falla de la red al conectar todos los nodos periféricos (computadoras, etc.) a un nodo central. Cuando la topología de estrella física se aplica a una red de bus lógica como Ethernet, este nodo central (tradicionalmente un concentrador) retransmite todas las transmisiones recibidas desde cualquier nodo periférico a todos los nodos periféricos de la red, a veces incluido el nodo de origen. Todos los nodos periféricos pueden así comunicarse con todos los demás transmitiendo y recibiendo del nodo central únicamente. La falla de una línea de transmisión que une cualquier nodo periférico con el nodo central dará como resultado el aislamiento de ese nodo periférico de todos los demás, pero los nodos periféricos restantes no se verán afectados. Sin embargo, la desventaja es que la falla del nodo central provocará la falla 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 bidireccional (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 generalmente tiene los medios para evitar 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. Esta estructura de árbol tiene nodos periféricos individuales (por ejemplo, hojas) que se requieren para transmitir y recibir de otro nodo solamente y no se requiere que actúen como repetidores o regeneradores. A diferencia de la red en estrella, la funcionalidad del nodo central puede distribuirse.

Al igual que en la red en estrella convencional, los nodos individuales aún pueden estar aislados de la red por una falla en un solo punto de una ruta de transmisión al nodo. Si falla un enlace que conecta una hoja, esa hoja se aísla; si falla una conexión a un nodo que no sea hoja, una sección completa de la red queda aislada del resto.

Para aliviar la cantidad de tráfico de red que proviene de la transmisión de todas las señales a todos los nodos, se desarrollaron nodos centrales más avanzados que pueden realizar un seguimiento de las identidades de los nodos que están conectados a la red. Estos conmutadores de red "aprenderán" el diseño de la red "escuchando" en cada puerto durante la transmisión normal de datos, examinando los paquetes de datos y registrando la dirección/identificador de cada nodo conectado y a qué puerto está conectado en una tabla de búsqueda mantenida en la memoria. Esta tabla de búsqueda permite que las transmisiones futuras se reenvíen solo al destino previsto.

Descentralización

En una topología de malla parcialmente conectada, hay al menos dos nodos con dos o más rutas entre ellos para proporcionar rutas redundantes en caso de que falle el enlace que proporciona una de las rutas. La descentralización a menudo se usa para compensar la desventaja de falla de un solo punto que está presente cuando se usa un solo dispositivo como nodo central (por ejemplo, en redes en estrella y en árbol). Un tipo especial de malla, que limita el número de saltos entre dos nodos, es un hipercubo. La cantidad de bifurcaciones arbitrarias en las redes de malla las hace más difíciles de diseñar e implementar, pero su naturaleza descentralizada las hace muy útiles.

Esto es similar en algunos aspectos a una red grid, donde se utiliza una topología lineal o en anillo para conectar sistemas en varias direcciones. Un anillo multidimensional tiene una topología toroidal, por ejemplo.

A red totalmente conectada, topología completa, o topología de malla completa es una topología de red en la que hay un vínculo directo entre todos los pares de nodos. En una red totalmente conectada con n nodos, hay n()n− − 1)2{displaystyle {frac {n-1}{2},} enlaces directos. Las redes diseñadas con esta topología son generalmente muy caras para configurar, pero proporcionan un alto grado de fiabilidad debido a las múltiples trayectorias para los datos que son proporcionados por el gran número de enlaces redundantes entre nodos. Esta topología se ve principalmente en aplicaciones militares.