MÓDULO 2 – Topologias de Redes As redes de

MÓDULO 2 – Topologias de Redes As redes de computadores de modo geral estão presentes em nosso dia­a­ dia, estamos tão acostumados a utilizá­las que não nos damos conta da sofisticação e complexidade da estrutura, que mantém os dados e as informações percorrendo ao nosso redor. A maneira com que as redes de computadores são interligadas é um ponto importante, pois dispositivos podem ser interconectados de várias formas envolvendo tanto o ponto de vista físico, como o lógico. A topologia física refere­se ao layout físico e ao meio de conexão dos dispositivos de redes, ou seja, como eles são conectados, e esses dispositivos que formam a estrutura de uma rede são chamados de nós ou nodos. A topologia lógica é a forma com que os nós se comunicam através dos meios de transmissão. As redes são compostas por arranjos topológicos interligados, tendo como principal finalidade, a economia de recursos, pois com suas estruturas o compartilhamento e o processamento individual são distribuídos para todos, o que torna as informações ao alcance de todos os usuários que estão conectados. 2.1 Topologias Físicas 2.1.1 Ponto­a­Ponto É a topologia mais simples e pode ser representada por dois computadores interligados entre si, através de um meio de transmissão qualquer. A topologia ponto­a­ponto é a base para a formação de novas topologias, com a inclusão de outros nós em sua estrutura. 2.1.2 Barramento No barramento, todos os nós estão ligados ao mesmo meio de transmissão, onde o tempo e a freqüência são importantes para a transmissão dos dados. Todos os nós que estão ligados a barra, podem “ouvir” as informações que estão sendo transmitidas, o que facilita o uso de aplicações que necessitam da difusão de mensagens para múltiplas estações. Para controlar o acesso das estações ao barramento, existem dois modos de controle, o centralizado que é um nó especial na rede que determina ou não o direito de um nó acessar o barramento, e no modo descentralizado o controle de acesso é distribuído entre os nós.
O desempenho da topologia em barra é determinado pelo número de estações conectadas, meios de transmissão utilizados, tráfego, entre outros fatores. 2.1.3 Anel ou Ring A topologia em anel é formada por nós conectados através de um percurso fechado onde o sinal circula na rede passando por cada estação, essas estações fazem o papel de repetidoras e retransmitem o sinal até que o destinatário seja encontrado. É capaz de transmitir e receber informações em ambos os sentidos, o que torna os protocolos de entrega de mensagens aos destinatários, menos sofisticados. Infelizmente essa topologia é pouco tolerável à falha, sendo complicado a implantação de detecção de erros, e os erros podem fazer com que uma mensagem circule eternamente no anel. Para contornar esse tipo de problema, uma estação pode iniciar o anel, monitorar o envio de pacotes e diagnosticar o funcionamento da rede, essa estação monitora pode ser dedicada ou então cada estação assume a monitoria por um determinado período de tempo. 2.1.4 Estrela
A topologia em estrela é formada por diversas estações conectadas a um dispositivo central, toda a comunicação é supervisionada por esse nó central. A unidade central tem o poder de determinar a velocidade de transmissão entre o transmissor e o receptor, e converter sinais transmitidos por protocolos diferentes, o que permite a comunicação entre redes de fabricantes distintos. As falhas em estações ou na ligação entre a estação e o nó central, deixam de fora apenas o nó que está envolvido na ligação, mas se a falha ocorrer no nó central, todo o sistema ficará fora do ar. Como solução para esse tipo de problema, teríamos a replicação de estações centrais, só que os custos aumentariam bastante, o que limita a implantação dessa topologia. O seu desempenho está totalmente ligado a unidade central, pois depende do tempo de que ela necessita para o processamento e o encaminhamento de mensagens. Apesar de todos os seus problemas, essa topologia permite um melhor controle da rede e a maioria dos sistemas de redes implementam essa configuração. 2.1.5 Árvore É equivalente a várias redes estrelas interligadas entre si, essa ligação é feita através dos seus nós centrais. É utilizada principalmente na ligação de Hub`s e repetidores, conhecida também como cascateamento.
2.1.6 Estrutura Mista ou Híbrida É uma mistura de topologias, que tem como características as ligações ponto­a­ponto e multiponto e com isso se obtém redes complexas proporcionando um maior número de recursos. A estrutura mista pode conter a topologia anel, estrela, barra etc. 2.1.7 Grafo (Parcial) A topologia em grafo engloba características de várias topologias, e cada nó da rede possui uma rota alternativa que pode ser usada em caso de falha ou congestionamento. Essas rotas são traçadas por nós que têm a função de rotear endereços que não pertence a sua rede.
2.1.8 Comparativo entre as topologias mais conhecidas. Topologias Estrela Barramento Anel Vantagens ­Monitoramento ­Instalação simples ­ Estrutura simples ­ Pouco cabeamento ­ Instalação simples ­ Desempenho uniforme Desvantagens ­ Custo de instalação ­ Muito cabeamento ­ Lentidão causada pelo uso intenso ­ Dificuldade no isolamento de problemas ­ Dificuldade em isolar problemas ­ Se um nó parar, todos param 2.2 Topologias Lógicas Como falamos anteriormente as topologias lógicas significam a forma com que os nós se comunicam através dos meios físicos, os dois tipos mais comuns de topologias lógicas são o Broadcast e a passagem de Token. Na topologia de Broadcast o nó envia seus dados a todos os nós espalhados pela rede, não existindo nenhum tipo de ordem para este envio, o único tipo de ordem é: primeiro a chegar é o primeiro a usar. A Ethernet funciona dessa forma. 2.2.1 Ethernet A Ethernet é a tecnologia mais utilizada em redes locais, ela pode ser encontrada em topologias do tipo estrela que é composta por ligações utilizando cabeamento par trançado e uma unidade central, e em topologias do tipo barramento com a utilização de cabo coaxial. Nesse tipo de rede, a estação que deseja transmitir “ouve” o tráfego na rede, se não “ouvir” nada, ela transmite a informação. Se duas estações transmitirem informações ao mesmo tempo, ocorrerá uma colisão de pacotes, cada estação será alertada sobre a colisão e elas esperarão um período aleatório para transmitirem novamente. Esse método é conhecido como CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection). A segunda topologia lógica é a passagem de Token, onde um sinal de Token controla o envio de dados pela rede. Um exemplo de rede que utiliza a passagem de token é a Token Ring. 2.2.2 Token Ring O método de acesso Token Ring utiliza a topologia em anel para transmitir dados entre duas estações, a estação transmissora necessita obter um sinal (Token), esse sinal concede a estação o direito de transmissão e percorre a rede de nó em nó. Apenas um Token está disponível na rede, o que faz com que uma única estação acesse a rede por vez, evitando colisões de pacotes.
Seu funcionamento é feito da seguinte forma: 1. 2. 3. 4. O sinal de Token circula no anel; O emissor espera a chegada do Token; O emissor captura o Token e transmite os dados; O receptor recebe os dados e libera o Token.