Ja sabem classificar les xarxes de Grupo Meridiano: dues LAN privades client-servidor (València i Bilbao) unides per una VPN sobre la WAN pública. La pregunta que vam deixar oberta és com es connecten els dispositius entre si dins de cada xarxa: tots a un cable comú? tots a un punt central? cada equip amb tots els altres? Aquesta forma d'interconnexió es diu topologia, i no és un detall estètic: determina quant costa la xarxa, quin rendiment té, què passa quan un cable o un equip falla i com serà de fàcil o difícil ampliar-la i diagnosticar-la. En aquesta lliçó distingirem topologia física de topologia lògica, recorrerem les topologies clàssiques (bus, estrella, anell, malla, arbre i híbrida) amb els seus avantatges i inconvenients, aprendrem els criteris per triar entre elles i, com a colofó del mòdul, dibuixarem sobre plànol la topologia completa de Grupo Meridiano.

1. Què és una topologia? Física enfront de lògica
2. Topologia en bus
3. Topologia en estrella
4. Topologia en anell
5. Topologia en malla
6. Topologia en arbre (jeràrquica)
7. Topologies híbrides
8. Comparativa i criteris d'elecció
9. Cas pràctic: disseny de la topologia de Grupo Meridiano

La topologia d'una xarxa és el mapa de com estan interconnectats els seus dispositius. Convé distingir dos plans des del principi:

• Topologia física: per on van realment els cables (o els enllaços de ràdio); el que dibuixaries sobre el plànol de l'oficina. Respon a "què està connectat amb què?".
• Topologia lògica: per on flueixen les dades, independentment del cablatge. Respon a "quin camí segueixen realment les dades?".

Totes dues poden no coincidir. L'exemple clàssic: a les primeres xarxes Ethernet amb hubs (repetidors sense intel·ligència anteriors al switch), el cablatge era físicament una estrella (tots els cables arribaven al hub), però el hub repetia cada dada per tots els ports alhora, així que lògicament tothom compartia un únic mitjà: es comportava com un bus. Els switches moderns van alinear tots dos plans: l'estrella física és també una estrella lògica, perquè el switch lliura cada dada només al seu destinatari (ho vam veure a la primera lliçó).

Un altre exemple que ja coneixem: la VPN de Grupo Meridiano. Físicament, València i Bilbao no comparteixen cap cable —cadascuna té el seu accés a Internet—; lògicament, el túnel les connecta com si hi hagués un enllaç directe entre els dos routers. La topologia lògica afegeix un enllaç que en el pla físic no existeix.

En el que segueix descriurem les topologies en la seva versió física, que és com es presenten sempre, assenyalant el pla lògic quan aporti alguna cosa.

Tots els dispositius es connecten a un únic cable troncal compartit (el bus), rematat als extrems per terminadors que absorbeixen el senyal.

Quan un equip transmet, el senyal recorre tot el cable i tothom el rep; només el destinatari el processa. I com que el mitjà és únic, si dos equips transmeten alhora es produeix una col·lisió i tots dos han de repetir l'enviament.

• Avantatges: cablatge i cost mínims; muntatge molt simple per a pocs equips.
• Inconvenients:
  • Una fallada al troncal fa caure tota la xarxa, i localitzar el punt exacte del tall és un calvari.
  • Les col·lisions es disparen a mesura que creix el nombre d'equips: el rendiment es degrada ràpidament.
  • Ampliar significa tocar el cable troncal i interrompre tothom.

Avui el bus està obsolet a les xarxes locals d'oficina (era l'Ethernet de cable coaxial dels anys 80-90), però continua sent important entendre'l: perviu en entorns industrials i d'automoció, i la seva lògica de "mitjà compartit amb col·lisions" reapareixerà quan estudiem com funcionen les xarxes sense fil, on l'aire és, a tots els efectes, un bus.

Tots els dispositius es connecten a un node central —avui, un switch— amb un cable dedicat per equip. És la topologia estàndard de qualsevol LAN moderna.

• Avantatges:
  • Un cable trencat només afecta el seu equip: els altres continuen treballant. Comparat amb el bus, és un salt de fiabilitat enorme.
  • Diagnòstic senzill: falla un lloc de treball? Revisa el seu cable i el seu port. A més, els switches senyalitzen cada port amb LED.
  • Ampliar és trivial: un cable més a un port lliure, sense interrompre ningú.
  • Amb un switch com a centre, cada equip disposa de la seva amplada de banda sense col·lisions.
• Inconvenients:
  • El node central és un punt únic de fallada: si el switch mor, cau tota l'estrella.
  • Més cablatge que un bus: un cable per equip fins al punt central (cost d'instal·lació, canaletes, rosetes).
  • El nombre de ports del switch limita el creixement (encara que es resol encadenant switches, com veurem a la topologia en arbre).

Que el punt únic de fallada sigui l'inconvenient estrella no és casual: gran part del disseny de xarxes professionals consisteix a decidir quins punts únics de fallada s'accepten i quins s'eliminen amb redundància, pagant-ne el cost corresponent. Retén aquesta idea: la farem servir al cas pràctic.

Cada dispositiu es connecta al següent, formant un cercle tancat; les dades circulen d'equip en equip, normalment en un sentit, i cada node regenera el senyal i el passa al veí.

• Avantatges: sense col·lisions (el torn de transmissió està ordenat: a les xarxes Token Ring clàssiques, mitjançant un "testimoni" que circula per l'anell); rendiment predictible i estable fins i tot amb càrrega alta; cada node regenera el senyal, cosa que permet cobrir distàncies més grans.
• Inconvenients: en un anell simple, un sol node o cable caigut trenca el cercle sencer; afegir o treure equips implica obrir l'anell; el diagnòstic és incòmode.

Com a topologia d'oficina, l'anell (el Token Ring d'IBM, competidor d'Ethernet als anys 90) va perdre la batalla davant de l'estrella. Però no és mort: en xarxes d'operador i anells metropolitans de fibra es fan servir anells dobles (dos anells en sentits oposats), on si es talla la fibra en un punt, el trànsit fa la volta per l'altre costat en mil·lisegons. És un exemple perfecte de com una topologia amb redundància converteix la seva debilitat en fortalesa.

Cada dispositiu es connecta amb diversos (malla parcial) o amb tots (malla completa) els altres.

• Avantatges: màxima tolerància a fallades —si un enllaç cau, hi ha camins alternatius—; sense colls d'ampolla centrals; els camins redundants permeten repartir el trànsit.
• Inconvenients: caríssima de cablar i de gestionar. En una malla completa de n nodes calen n·(n−1)/2 enllaços: amb els 20 PC de València serien 190 cables (i 19 targetes de xarxa per equip). Inviable com a LAN de llocs de treball.

El seu terreny natural és un altre: on la fallada no és una opció i els nodes són pocs. Internet és, en el fons, una malla parcial de routers d'operador: per això un tall de fibra en un punt del planeta no fa caure la xarxa, el trànsit es desvia per un altre camí. També la trobaràs al Wi-Fi mesh domèstic i en xarxes de sensors. La regla pràctica: la malla s'aplica als enllaços crítics entre equips d'interconnexió, no als llocs de treball dels usuaris.

És una estrella d'estrelles: diversos switches, cadascun centre de la seva pròpia estrella, es connecten al seu torn a un switch (o router) de nivell superior, formant una jerarquia amb forma d'arbre invertit.

• Avantatges: escala de manera ordenada (una planta nova? un switch nou penjat del principal); reflecteix l'estructura física de l'edifici (un switch per planta o per departament); el trànsit local de cada branca no molesta les altres; el diagnòstic hereta la senzillesa de l'estrella.
• Inconvenients: com més amunt és un node, més mal fa la seva caiguda (el switch principal arrossega totes les branques); els enllaços entre nivells concentren el trànsit de tota la seva branca i s'han de dimensionar millor (més velocitat) que els enllaços als llocs de treball.

És la topologia de qualsevol edifici d'oficines mitjà o gran, i la base del disseny jeràrquic professional en nivells (accés, distribució, nucli) que aquí només deixem apuntat. Per a una seu petita com València, un arbre de dos nivells (router → switch → llocs de treball) és més que suficient.

Una topologia híbrida combina dues o més de les anteriors en una mateixa xarxa. A la pràctica, gairebé tota xarxa real és híbrida: es fa servir la topologia adequada a cada zona segons el que s'hi juga.

Exemples habituals:

• Estrella + estrella unides per un enllaç: dues oficines en estrella connectades entre si (el nostre cas, com veurem ara).
• Arbre amb enllaços de malla: jerarquia de switches on els nivells superiors s'enllacen per duplicat per eliminar punts únics de fallada.
• Anell de seus amb estrella a cada seu: típic d'organitzacions amb diverses delegacions unides per fibra d'operador.

El missatge és que les topologies pures són peces d'un catàleg, no religions: el dissenyador combina.

La taula que convé tenir a mà:

I els criteris d'elecció, en forma de preguntes que t'has de fer davant de qualsevol disseny:

1. Què passa si falla X? Recorre mentalment cada cable i cada equip. Quants usuaris cauen? És acceptable? On no ho sigui, toca redundància (i pagar-la).
2. Quant costa? No només els equips: el cablatge (obres, canaletes, certificació) sol ser la partida grossa, i es paga una vegada però condiciona la xarxa durant 15-20 anys.
3. Com creixerà? Una topologia que obliga a redissenyar per afegir 5 llocs de treball és una mala topologia per a una empresa que contracta gent.
4. Com es diagnostica? La xarxa la muntaràs una vegada, però la diagnosticaràs centenars de vegades. L'estrella i l'arbre guanyen sempre aquesta partida.
5. Quin trànsit concentra cada enllaç? Els enllaços que agreguen trànsit de molts equips (switch a switch, switch a servidor, seu a seu) necessiten més capacitat que els enllaços a un lloc de treball.

Apliquem els criteris a l'inventari de la lliçó 01-01 i al mapa de tipus de la 01-02. Decisions, amb el seu perquè:

Seu de València (20 llocs de treball, servidor, impressora, AP):

• Estrella amb el switch com a centre: cada lloc fix, el servidor, la impressora i el punt d'accés, amb cable dedicat fins al switch. És l'opció estàndard per fiabilitat per lloc, ampliació i diagnòstic.
• Els enllaços switch–servidor i switch–router són enllaços d'agregació: per ells passa el trànsit dels 20 llocs de treball, així que es dimensionen a més velocitat que els enllaços de lloc (criteri 5).
• El punt d'accés penja del switch com un equip més: la WLAN és, lògicament, una branca sense fil de la mateixa estrella.
• Si València creixés a una segona planta, l'estrella evolucionaria a arbre: un segon switch de planta penjat del principal. La topologia triada ja preveu aquest creixement (criteri 3).

Seu de Bilbao (5 equips, impressora):

• Estrella idèntica en petit: els 5 equips i la impressora al switch, i el switch al router. Mateixa lògica, mateixa facilitat de diagnòstic, i marge de ports per als becaris acabats d'arribar.

Enllaç entre seus:

• El túnel VPN de seu a seu entre els dos routers (lliçó anterior) és, topològicament, un enllaç punt a punt lògic: en el pla físic no hi ha cap cable València–Bilbao, però en el pla lògic la xarxa de l'empresa té un enllaç directe entre els dos routers. És el millor exemple del curs que topologia física i lògica són plans diferents.

El conjunt: dues estrelles unides per un enllaç punt a punt = topologia híbrida.

Punts únics de fallada assumits (criteri 1, amb honestedat de pime): el switch de cada seu, el router de cada seu i la connexió a Internet de cada seu. Per a 25 empleats, duplicar tot això no surt a compte; la decisió raonable és assumir-los, tenir localitzat l'impacte de cadascun i, com a única millora barata, valorar una línia d'Internet de reserva a València, que és on viu el servidor i, amb ell, la feina de tota l'empresa. Aquesta manera de raonar —quina fallada accepto, quina fallada pago per evitar— és disseny de xarxes en estat pur.

• Confondre el dibuix amb la topologia lògica: que els cables formin una estrella no garanteix que les dades flueixin en estrella (el vell hub era estrella física i bus lògic). Pregunta't sempre pels dos plans; amb switches moderns coincideixen, amb Wi-Fi i VPN, no.
• Descartar les topologies "antigues" com a inútils: el bus i l'anell ja no es cablen a les oficines, però la seva lògica viu: el Wi-Fi es comporta com un bus (mitjà compartit) i els operadors fan servir anells dobles de fibra. Entendre-les és entendre aquestes tecnologies.
• Triar topologia només pel cost d'instal·lació: el cablatge es paga una vegada; les avaries i ampliacions, durant dècades. Una estrella ben cablada i documentada s'amortitza el primer any de diagnòstics ràpids.
• Ignorar els punts únics de fallada... o intentar eliminar-los tots: tots dos extrems són errors. El que és professional és llistar-los, valorar l'impacte de cadascun i decidir conscientment quins s'accepten i quins es redunden.
• Dimensionar igual tots els enllaços: el cable d'un lloc de treball porta el trànsit d'una persona; l'enllaç switch–servidor, el de tota l'oficina. Els enllaços d'agregació sempre demanen més capacitat.
• Consell: dibuixa sempre la topologia abans de tocar cap cable, i mantén el dibuix actualitzat. Un diagrama al dia és l'eina de diagnòstic més barata que existeix; ho comprovarem al mòdul 6.

Indica quina topologia (bus, estrella, anell, malla, arbre o híbrida) descriu cada escenari, i justifica-ho en una frase:

1. Els 6 dispositius de Bilbao (5 equips + impressora), cadascun amb el seu cable fins al switch.
2. Un operador uneix les centrals de 5 ciutats amb fibra formant un cercle tancat amb doble sentit de circulació.
3. Un edifici de 3 plantes amb un switch per planta, tots tres connectats a un switch principal al costat del router.
4. Quatre routers troncals d'un operador, cadascun enllaçat directament amb els altres tres.
5. La xarxa completa de Grupo Meridiano: les dues seus més la seva VPN.

Fent servir el diagrama final del cas pràctic, indica quins usuaris perden què en cada avaria, i classifica l'impacte (baix / mitjà / crític per a l'empresa):

1. Es trenca el cable entre un PC de València i el switch de València.
2. S'avaria el switch de Bilbao.
3. S'avaria el switch de València.
4. Es talla la connexió a Internet de Bilbao.

Grupo Meridiano estudia llogar la planta de dalt de l'oficina de València per a 10 llocs de treball nous. Un proveïdor proposa: "estenem un cable des de cada lloc nou de la planta de dalt fins al switch actual de la planta baixa". Un altre proposa: "instal·lem un switch a la planta nova i l'unim amb un únic enllaç al switch actual". Indica quina topologia resulta de cada proposta, dona un avantatge i un inconvenient de cadascuna i raona quina triaries aplicant els criteris de la lliçó.

Solució 1:

1. Estrella: tots els nodes amb enllaç dedicat a un punt central (el switch).
2. Anell (doble): cercle tancat de nodes; el doble sentit aporta la redundància que salva el seu punt feble.
3. Arbre (jeràrquica): estrelles per planta penjades d'un nivell superior.
4. Malla completa: cada node enllaçat amb tots els altres (4 nodes, 6 enllaços).
5. Híbrida: dues estrelles unides per un enllaç punt a punt lògic (la VPN).

Solució 2:

1. Només aquest PC perd la xarxa; la resta de València i Bilbao continuen treballant. Impacte baix (és la gran virtut de l'estrella).
2. Els 5 equips i la impressora de Bilbao queden aïllats entre si i sense accés a València ni a Internet. València ni se n'adona. Impacte mitjà (una seu de 5 persones parada).
3. Cau tota la LAN de València: 20 llocs de treball, impressora, Wi-Fi i, sobretot, el servidor de fitxers queda inaccessible també per a Bilbao a través de la VPN. Impacte crític: és el punt únic de fallada més greu de l'empresa.
4. Bilbao conserva la seva xarxa local (els seus 5 equips es veuen entre si i poden imprimir), però perd Internet i el túnel VPN, és a dir, l'accés al servidor de València. Impacte mitjà: feina local possible, feina amb fitxers corporatius impossible.

Solució 3:

• Proposta A (tots els cables al switch de baix): l'estrella actual, simplement més gran. Avantatge: un únic switch per administrar i cap enllaç d'agregació nou que es pugui saturar. Inconvenients: 10 esteses de cable entre plantes (obres cares), consumeix 10 ports del switch actual i cada ampliació futura repeteix les obres.
• Proposta B (switch a la planta nova enllaçat a l'actual): converteix la xarxa en un arbre de dos nivells. Avantatges: una sola estesa de cable entre plantes i ampliació futura trivial (ports lliures a dalt). Inconvenients: apareix un nou punt de fallada (el switch de dalt, que faria caure la seva planta) i l'enllaç entre switches agrega el trànsit dels 10 llocs de treball, per la qual cosa s'ha de dimensionar amb més capacitat que un enllaç de lloc.
• Recomanació: la proposta B. Aplica els criteris 2, 3 i 5: menys obres, creixement ordenat (és el camí natural estrella → arbre que ja prevèiem) i el risc del nou switch queda acotat a una planta. Només exigeix tenir cura del dimensionament de l'enllaç entre switches.

Amb aquesta lliçó tanquem el primer mòdul i ja tenim el plànol complet de la nostra xarxa. Sabem que la topologia és la manera d'interconnectar els dispositius, i que cal mirar-la en dos plans: el físic (els cables) i el lògic (el flux de les dades). Hem recorregut el catàleg —bus (barat i fràgil, avui residual), estrella (l'estàndard de tota LAN moderna), anell (viu a les xarxes d'operador amb doble anell), malla (la tolerància a fallades màxima, reservada a enllaços crítics), arbre (l'estrella que escala per plantes i departaments) i híbrides (el que acaba sent tota xarxa real)— i, sobretot, hem après els criteris per triar: impacte de cada fallada, cost, creixement, diagnòstic i dimensionament dels enllaços que agreguen trànsit. Amb aquests criteris hem dissenyat Grupo Meridiano: una estrella a València, una altra a Bilbao i un enllaç punt a punt lògic —la VPN— entre totes dues; i hem deixat llistats, amb honestedat, els punts únics de fallada que una pime assumeix. Però un plànol perfecte continua sent només un plànol: tenim dispositius, cables i topologia, i encara no hem explicat com s'entenen entre si els equips quan per fi parlen. Quin "idioma" fan servir el PC d'una consultora i el servidor de fitxers? Qui decideix com comença una conversa, com es trossegen les dades, com es detecta un error? Aquestes regles del joc són els protocols de comunicació, i a ells dediquem íntegrament el mòdul 2, començant per la propera lliçó, Introducció als Protocols de Comunicació.