UNINGÁ UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR INGÁ FACULDADE INGÁ CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO TOPOLOGIAS Profº Erinaldo Sanches Nascimento
Objetivos 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 A camada física do modelo de referência OSI define: os tipos de cabos como instalá-los e configurá-los
Topologias de Cabo 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: A topologia está diretamente relacionada com o tipo de cabo selecionado. 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: Pode usar qualquer uma das várias topologias, dependendo dos requisitos de comunicação, organização e seu orçamento.
Topologia Estrela 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.
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.
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. A topologia anel foi implementada de forma lógica, dentro de um hub especialmente projetado.
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. 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. 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.
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. 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 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. (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. (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.
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).
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 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.
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.
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.
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.
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.
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 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: 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.
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. Ao ligar cada filial para a sede da empresa, usa-se conexões ponto-a-ponto para construir uma topologia de WAN estrela. 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.
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: 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.
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. 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 Nenhuma topologia é mais simples do que a topologia de ponto-a-ponto. Um computador é diretamente ligado a outro. Esta topologia limita a rede de dois computadores. É possível conectar dois computadores usando um único cabo Ethernet 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.
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 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.
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. 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.