MÓDULO 2 Topologias de Redes As redes de computadores de modo geral estão presentes em nosso dia adia, estamos tão acostumados a utilizá las 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 refere se 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 Ponto a Ponto É a topologia mais simples e pode ser representada por dois computadores interligados entre si, através de um meio de transmissão qualquer. A topologia ponto a ponto 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 ponto a ponto 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 Vantagens Desvantagens Estrela Monitoramento Instalação simples Custo de instalação Muito cabeamento Barramento Estrutura simples Pouco cabeamento Lentidão causada pelo uso intenso Dificuldade no isolamento de Anel Instalação simples Desempenho uniforme 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. O sinal de Token circula no anel; 2. O emissor espera a chegada do Token; 3. O emissor captura o Token e transmite os dados; 4. O receptor recebe os dados e libera o Token.