topologias - Profº Erinaldo Sanches Nascimento

UNINGÁ – UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR INGÁ
FACULDADE INGÁ
CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
TOPOLOGIAS
Profº Erinaldo Sanches Nascimento
Objetivos
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Examinar as várias maneiras para projetar a
infraestrutura de cabo para uma rede.
Descrever as topologias mais comumente
utilizadas para LANs e WANs.
Definir os padrões de como instalar os cabos.
Apresentar
as
ferramentas
que
os
instaladores e os administradores usam com
frequência.
Camada Física
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A camada física do modelo de referência OSI
define:
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os tipos de cabos
–
como instalá-los e configurá-los
Topologias de Cabo
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Selecionar o tipo de cabo correto no processo de implementação de
rede.
Começar a se preocupar com um padrão.
A topologia física de uma rede é o padrão usado para conectar os
computadores e outros dispositivos.
Uma rede local:
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A topologia está diretamente relacionada com o tipo de cabo selecionado.
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Cada especificação de camada física para o protocolo LAN da camada de
enlace de dados tem os requisitos de instalação que devem ser observados se
a rede está funcionando corretamente.
Uma solução WAN:
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Pode usar qualquer uma das várias topologias, dependendo dos requisitos de
comunicação, organização e seu orçamento.
Topologia Estrela
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Topologia local mais comum em uso hoje
Cada computador ou outro dispositivo é ligado
por uma passagem de cabo separada para
uma conexão de cabeamento central, que
pode ser um comutador ou um concentrador.
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A topologia estrela dá uma boa dose de
tolerância a falhas.
A falha de um cabo afeta apenas a ligação de
um nó da rede.
O hub ou switch provê um ponto central de
falha, que pode derrubar toda a rede, mas o
fracasso desses dispositivos é relativamente
raro.
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Todas as redes Ethernet baseado em UTP.
Muitas redes de
protocolos LAN.
fibra
óptica
baseada
Muitos dos protocolos obsoletos LAN para
topologias em anel na teoria, usava uma
topologia física estrela.
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A topologia anel foi implementada de forma lógica,
dentro de um hub especialmente projetado.
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O hub ou switch no centro de uma rede em estrela fornece
um meio compartilhado.
Quando um computador transmite uma mensagem de
difusão (broadcast), o hub ou switch recebem-na por uma
porta e propaga a mensagem através de todas as suas
outras portas para todos os outros nós na rede.
Hubs e switches processam mensagens de broadcast
(difusão) da mesma forma.
A diferença entre um hub e um switch está na forma como
processam mensagens unicast.
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Um hub é um dispositivo da camada física que simplesmente
encaminha todas as transmissões de dados de entrada broadcast
e saída unicasts através de todas as suas outras portas.
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Um switch é um dispositivo da camada de enlace de dados que lê
os endereços de destino de unicasts e encaminha-os para fora
somente através da porta que o nó de destino está conectado, se
a porta de destino é conhecida por ele.
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Uma rede básica de estrela pode ser tão
grande quanto o número de portas disponíveis
no switch ou hub.
Quando um hub ou switch é totalmente
preenchido, é possível expandir ainda mais a
rede, adicionando outro switch ou hub e
conectá-lo ao primeiro.
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Topologia em estrela hierárquica (ou, por vezes,
uma topologia em árvore de ramificação).
É possível continuar a expandir a rede, desta
forma, dentro de certos limites especificados nas
normas Ethernet.
Topologia Barramento
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Na topologia de barramento cada computador está ligado
ao próximo em uma linha reta.
Os dois primeiros padrões Ethernet para cabo coaxial em
uma topologia de barramento.
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(thick) Ethernet grosso, usava um único comprimento de cabo
de até 500 metros de comprimento, com cabos transceptor
(transmissor-receptor) individuais que ligam os computadores
para o tronco principal.
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(thin) Ethernet fino, utilizado o menor cabo RG-58 em
comprimentos, anexando os conectores T nos computadores
adaptadores de interface de rede, formando um barramento de
até 200 metros de comprimento.
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Quando qualquer computador transmite
dados, o sinal percorre o cabo em ambas as
direções.
Ambas as extremidades do barramento deve
ser terminada com pacotes de resistor que
negam os sinais que chegam lá.
Em um barramento que não está devidamente
encerrado, os sinais que chegam ao fim do
cabo tendem a ecoar na outra direção e
interferir com todos os sinais mais recentes de
que os computadores transmitem (diferença
de impedância).
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Uma falha de um único cabo pode perturbar
comunicações em toda a rede.
Um cabo quebrado divide o barramento em duas
metades, impedindo que os nós de um lado de se
comuniquem com aqueles do outro.
Ambas as metades da rede ficam com uma
extremidade em um estado não finalizada, o que
impede que os computadores do mesmo lado da
quebra se comuniquem de forma eficaz.
As únicas redes Ethernet que utilizaram a topologia
de barramento foram aqueles ligadas com cabo
coaxial.
O declínio da Ethernet sobre cabo coaxial também
significou o declínio da topologia de barramento.
Topologia Anel
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É, essencialmente, um barramento com as
duas extremidades unidas entre si.
Um sinal transmitido por um computador em
uma direção circular em torno de um anel,
eventualmente, terminando de volta à sua
origem.
O protocolo da camada de enlace de dados,
tradicionalmente associado à topologia em anel
é o protocolo Token Ring, agora obsoleto.
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Redes Token Ring usam um mecanismo MAC
chamado passagem de token.
Requer um pacote especial chamado token
para circular sem parar em torno da rede.
Apenas o computador em posse do token tem
permissão para transmitir dados.
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As primeiras redes Token Ring foram
cabeadas em conjunto a um anel real – cada
um computador ligado ao seguinte.
No entanto, Token Ring também foi a origem
da topologia híbrida – uma única rede
continha os atributos dos duas topologias
diferentes.
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O anel é uma topologia lógica implementada no
cabeamento da rede.
Fisicamente, a maioria das redes Token Ring
assumem a forma de uma topologia em estrela.
Com um cabo saindo de cada computador a uma
conexão de cabeamento central – unidade de
acesso multiestação (MAU).
MAU implementa o anel lógico através da
transmissão de sinais para cada nó, por sua vez e
esperando o nó para enviá-los de volta antes que
ele transmite para o próximo nó.
Os cabos estão fisicamente conectados em estrela,
o caminho de dados assume a forma de um anel –
topologia em anel estrela.
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Esse desenho físico possibilita que a rede funcione mesmo quando
falha de um cabo.
MAU contém circuitos que pode remover uma estação de trabalho
com defeito do anel, mas ainda preservam a topologia lógica.
Uma rede que é, literalmente, cabeado como um anel não teria MAU,
por isso uma ruptura do cabo faria com que a rede parasse de
funcionar completamente.
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Um protocolo também obsoleto que permite uma topologia em
anel físico é Fiber Distributed Data Interface (FDDI).
FDDI é uma solução de fibra óptica de 100 Mbps, que era
bastante popular em redes de backbone de volta nos dias em
Ethernet apenas correu a 10 Mbps.
Um anel não é tolerante a falhas de ruptura do cabo em qualquer
lugar da rede evita que os pacotes circunaveguem o anel FDDI
apela para uma topologia de anel duplo.
O tráfego no anel duplo flui em direções opostas, e os
computadores estão ligados a ambos os anéis.
Desta forma, a rede pode tolerar uma ruptura do cabo, desviando
o tráfego para o outro anel.
Topologia de Malha
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Os protocolos de LAN da camada de enlace de
dados não fornecem muita flexibilidade quando se
trata de escolher uma topologia de rede.
As características de tipos de cabos específicos
impõem limitações exigentes sobre como instalá-los.
Tem-se muito mais liberdade quando se está
projetando uma topologia de redes:
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instalando várias LANs em um local,
–
a construção de uma infraestrutura de grande
empresa em um centro de dados,
–
conectar redes remotas com links WAN .
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Para conectar redes que formam um conjunto de
redes usa-se roteadores.
A topologia não está sujeita às mesmas restrições
que a criação de uma rede local com um tipo de
cabo específico.
Se uma organização tem várias filiais localizadas
em todo o país, pode-se instalar links WAN para
conectá-los da maneira que achar melhor.
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Ao ligar cada filial para a sede da empresa, usa-se
conexões ponto-a-ponto para construir uma topologia de
WAN estrela.
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Da mesma forma, pode-se criar um barramento ou uma
topologia em anel, embora esses modelos são raros em
implementações de WAN, devido à sua falta de
tolerância a falhas.
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Outra opção é criar algum tipo de topologia de
malha, em que cada um dos escritórios está
ligada a dois ou mais outros escritórios.
Solução cara, mas a sua redundância permite
que a rede continue a funcionar, mesmo no
caso de falha de um ou mais links.
Existem dois tipos de topologia de malha:
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parcial, em que cada local tem uma ligação pontoa-ponto para, pelo menos, dois outros locais.
–
total, em que cada local é ligado a qualquer outro
local.
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Em ambos os tipos de topologias de malha, existem pelo
menos dois routers de cada rede.
No caso em que um roteador não é capaz de enviar
dados para um destino específico, ele pode encaminhar
os dados através de um outro roteador para a
transmissão através de um caminho diferente.
Topologias de malha especialmente topologias malha
completa pode ser extremamente caro e difícil de instalar
e manter.
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O número de links necessários para estabelecer a malha
sobe vertiginosamente com a adição de cada nó que você
tem que se conectar.
Uma empresa com uma sede e nove filiais exigiria 10(101)/2 ou 45 links WAN separadas para criar uma malha
completa.
Topologia Ponto-a-Ponto
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Nenhuma topologia é mais simples do que a topologia
de ponto-a-ponto.
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Um computador é diretamente ligado a outro.
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Esta topologia limita a rede de dois computadores.
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É possível conectar dois computadores usando um
único cabo Ethernet
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isso pode exigir um cabo especial chamado de um cabo
crossover.
Até mesmo as LANs de dois nós conectam-se usando
um switch ou um hub.
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Conexões ponto-a-ponto também são possíveis com redes sem fio.
Na linguagem LAN sem fio, dois computadores conectados diretamente
juntos usando adaptadores de interface de rede sem fio formam o que é
chamado de uma rede ad hoc.
A topologia ponto-a-ponto é mais comumente encontrado em redes de
área ampla (WAN), que consiste em todas as ligações ponto-a-ponto.
Ao ligar o computador de casa com a Internet, está se estabelecendo
uma conexão ponto-a-ponto WAN entre o computador e o provedor de
serviços de Internet de rede (ISP).
Redes corporativas também usam links WAN ponto-a-ponto
conectar LANs em escritórios remotos juntos.
para
Topologia Ponto-a-Multiponto
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Em uma topologia de ponto a ponto, um nó
transmite e um nó recebe.
Na topologia ponto-a-multiponto, um único nó
transmite e vários nós recebem os dados.
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As topologias em estrela, malha e anel lógico,
com suas variantes, são basicamente
coleções de links ponto-a-ponto.
A única Topologia LAN com fios que utiliza o
modelo de ponto-a-multiponto é o barramento.
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a rede propaga os sinais transmitidos por cada nó
para todos os outros nós, sem qualquer
intervenção de switch, hub, MAU, ou outro
dispositivo.
A rede sem fio, em que um único sistema
pode
transmitir
para
vários
destinos
simultaneamente.
A topologia de cabeamento mais comumente
usada em redes de área local (LAN) é a
topologia em estrela e sua variante, a estrela
hierárquica.