R E D E S I - Parte 2Classificação / Topologias

Prof. Me. Luiz Fernando L. Nascimento Versão 1.1 / 2014

Rede de computadores

Uma rede é um grupo de pelo menos dois ou mais dispositivos computacionais que são ligados entre si de forma que possam se comunicar uns com os outros, compartilhando recursos e informações com maior velocidade e praticidade possível.

Uma rede pode ser definida por seu tamanho, topologia, meio físico e protocolo utilizado.

Rede de computadores

Segundo Tanenbaum, não existe nenhuma taxonomia de aceitação geral na qual todas as redes de computadores possam ser classificadas, mas duas dimensões se destacam das demais: a tecnologia de transmissão e a escala.

Tecnologias de transmissão:

• Links de difusão (broadcasting, multicasting);• Links ponto a ponto (unicasting);

Classificação de processadores interconectados por escala

Uma tabela que pode auxiliar mas não é um padrão, pode auxiliar no processo de classificação.

Classificação de processadores interconectados por escala (Tanenbaum)

Classificação quanto a processadores e escalas

• PAN (Personal Area Network, ou rede pessoal)

• LAN (Local Area Network, ou Rede Local)

• CAN (Controller Area Network)

• MAN (Metropolitan Area Network, ou rede metropolitana)

• WAN (Wide Area Network, ou rede de longa distância)

• SAN (Storage Area Network, ou Rede de armazenamento)

PAN (Personal Area Network, ou rede pessoal)

Uma PAN é uma rede de computadores usada para comunicação entre dispositivos de computador (incluindo telefones e assistentespessoais digitais) perto de uma pessoa.

Exemplo:

Dispositivos como teclados, mouses sem fio, também são exemplos.

LAN (Local Area Network, ou Rede Local).

São redes privadas com até alguns km de extensão.

Redes que interligam salas em um edifício comercial ou prédios de um campus universitário são exemplos de redes locais.

Até mesmo quem tem dois computadores ligados em sua própria casa possui uma rede local.

Três características as distinguem dos outrostipos de rede:

• Tamanho (restrito)• Tecnologia de transmissão (normalmente cabo) • Topologia (normalmente barramento)

CAN (Controller Area Network)

Por volta da década de 80, ocorreu um grande aumento no número de componentes eletrônicos de controle e telemetria usados em veículos.

Apresenta características extremamente robustas e confiáveis da rede. Uma vez que foi proposta para um ambiente com alto nível de ruído induzido e grandes oscilações de alimentação, sua aplicação em ambientes industriais é evidente.

Características:

• Prioridade de mensagens • Tempos de latência garantidos• Flexibilidade de configuração• Recepção multinodo com re-sincronização

• Consistência dos dados • Multimestre • Detecção e sinalização de erro• Distinção entre erros temporários e falhas permanentes em nodos

CAN (Controller Area Network)

Devido às suas excelentes características, a rede CAN vem sendo utilizada também em aplicações industriais, com alto índice de sucesso.

MAN (Metropolitan Area Network, ou rede metropolitana)

Permitem a interligação de redes e equipamentos numa área metropolitana, isto é, possui a abrangência de uma cidade.

Exemplo: Locais situados em diversos pontos de uma cidade).

Filial

Filial

Matriz da Empresa

Indúsdria

WAN (Wide Area Network, ou rede de longa distância)

Uma WAN integra equipamentos em diversas localizações geográficas (hosts, computadores, routers/gateways, etc.), envolvendo diversos países e continentes como a Internet.

SAN (Storage Area Network, ou Rede de armazenamento)

Também designadas de redes de armazenamento, têm como objetivo a interligação entre vários computadores e dispositivos de storage (armazenamento) numa área limitada.

Considerando que é fundamentalque estas redes têm grandes débitos (rápido acesso à informação), utilizam tecnologias como porexemplo Fiber Channel.

*Fibre Channel, ou FC, é uma tecnologia de comunicação de alta velocidade que é utilizada em armazenamento de dados em rede. O Fibre Channel é um padrão homologado pelo Comitê Técnico T11 do INCITS, ligado ao ANSI.

Sistemas Operacionais de Rede

• Netware (Novell Inc.)• Windows NT Server / Windows 2012 Server (Microsoft Corp.)• Unix (IBM, Sun, HP, SCO e outras)

Sistemas Operacionais de Redes (SOR)

Servidores Windows

O Windows Server® é o sistema operacional de servidor líder de mercado, que controla muitos dos maiores datacenters e capacita pequenas empresas de todo o mundo, fornecendo valor para empresas de todos os portes.

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Sistemas Operacionais de Redes (SOR)

Algumas Distribuições Linux para Servidores

Sistemas Operacionais de Redes (SOR)

Topologias

Topologias

A topologia refere-se à disposição dos componentes físicos e ao meio de conexão dos dispositivos na rede, ou seja, como estes estão conectados.

A topologia de uma rede depende do projeto das operações, da confiabilidade e do seu custo operacional.

Ao se projetar uma rede, muitos fatores devem ser considerados, mas a topologia a ser empregada é de total importância para o bom desempenho e retorno do investimento de uma rede.

Cada topologia possui suas características, com diferentes implicações quanto ao desenvolvimento, operação e manutenção da rede, além disso, cada topologia apresenta duas formas: física e a lógica.

Topologia Física

A Topologia Física identifica como os nós (ou nodos) estãointerconectados uns nos outros (layout físico) e o meio de conexão dos dispositivos de redes.

Descreve ainda por onde os cabos passam e onde as estações, os nós, roteadores e gateways estão localizados.

Várias são as formas de interligação, embora as variações sempre derivem de três modelos básicos, que são as mais frequentemente empregadas,barramentos, anéis e estrelas.

Topologia Lógica

A Topologia Lógica tem o papel de descrever um esquema usado pelo Sistema Operacional de Rede (SOR), para administrar o fluxo de informações entre os nós rede.

Os dois tipos de topologias lógicas mais comuns são o Broadcast e a passagem Token.

Na primeira o nó envia seus dados a todos os nós espalhados pela rede (Ethernet).

Já na passagem de Token, um sinal de Token controla o envio de dados pela rede (Token Ring).

Topologia ponto-a-ponto

Ponto-a-Ponto

A topologia ponto a ponto é a mais simples.Une dois computadores, através de um meio de transmissão qualquer. Dela pode-se formar novas topologias, incluindo novos nós em sua estrutura.

• Enlace direto• Somente 2 dispositivos compartilham o enlace

Topologia Barramento

Barramento (bus)

Esta topologia é bem comum e possui alto poder de expansão.

Nela, todos os nós estão conectados a uma barra que é compartilhada entre todos os processadores, podendo o controle ser centralizado ou distribuído.

O meio de transmissão usado nesta topologia é o cabo coaxial.

Topologia AnelAnel ou Ring

O Token é um pequeno bloco de dados composto de três bytes.

Os HUBs Token Ring (chamados de MAU, Multistation Access Unit), executam uma função (dentro do HUB) o qual isola nós de rede que apresentem problemas para não interromper a passagem dos dados.

Esta topologia é pouco tolerável à falha e possui uma grande limitação quanto a sua expansão pelo aumento de "retardo de transmissão" (intervalo de tempo entre o início e chegada do sinal ao nó destino).

Topologia – Diagrama (Token Ring)

A estação A tem uma quadro que deseja enviar para a estação C. Porém é necessário esperar o token. Após a chegada, ele aproveita o token e envia o quadro para o anel.

O quadro gira em torno do anel e passa por cada estação ao longo do caminho. Quando esse passa pela estação C, o mesmo reconhece como sendo ele o destinatário e então cópia o quadro.

Após a cópia, a estação Climpa a sua marcação edevolve ao anel.

Quando o token retorna à estação de origem, estação A,essa sabe que o quadro foi devidamente entre e então libera o token.

Topologia – Token Ring

O token é repassado para outras estações e fica circulando no anel, mesmo que não haja dados a serem transmitidos.

O procedimento se repete quando houver qualquer outra estação pertencente ao toquem a qual deseja enviar alguma informação.

A principal diferença desta arquitetura a Ethernet, é que nesta cada equipamento tem um tempo certo para enviar seus dados para a rede.

Mesmo que a rede esteja livre, o equipamento deve esperar o seu tempo para enviar mensagem. Na Ethernet, todas as máquinas tem a mesma prioridade, assim podem ocorrer colisões.

Na Token Ring não existe possibilidade de colisões.

Topologia Estrela

Estrela

A topologia em estrela utiliza um nó central (comutador ou switch) para chavear e gerenciar a comunicação entre as estações.

É esta unidade central que vai determinar a velocidade de transmissão, como também converter sinais transmitidos por protocolos diferentes.

Neste tipo de topologia é comum acontecer o overhead localizado, já que uma máquina é acionada por vez, simulando um ponto-a-ponto.

Topologia Estrela Estendida

Uma variação da topologia estrela é a estrela estendida, que une estrelas individuais em outra rede estrela ao conectar os hubs ou switches.

Sua vantagem está na facilidade para conectar pequenas redes em outras redes estrelas já existentes, isso torna simples a manutenção das redes.

Topologia Malha

Na topologia em malha, cada computador está conectado aos outros por meio de cabos distintos.

Essa configuração fornece caminhos adicionais ao envio de pacotes de dados na rede, se um cabo falhar, outro assumirá o tráfego e a rede continuará a funcionar.

Uma vantagem da topologia em malha é que os caminhos adicionais garantem o fluxo de dados na rede.

A desvantagem é que com caminhos adicionais são utilizados uma grande quantidades de cabos se tornanecessário para a criação desta rede a tornando muito cara.

Topologia Hierárquica ou Árvore

A topologia Hierárquica ou em árvore é Essencialmente uma série de barrasinterconectadas.

Geralmente existe uma barra central onde outros ramos menores se conectam.

A ligação entre barras é realizada através de derivadores e as conexões das estações realizadasda mesma maneira que no sistema de barras padrão.

Cada ramificação significa que o sinal deverá se propagar por dois caminhos diferentes. A menos que estes caminhos sejam perfeitamente casados, os sinais terão velocidades de propagação diferentes e refletirão os sinais de diferentes maneiras.

Topologia Hierárquica

Também utilizada como ligação de Hub’s / Switches e repetidores, conhecida também por cascateamento.

Por este motivo, em geral, as redes hierárquicas trabalham com taxas de transmissão menores do que as redes de barra comuns.

Esta topologia é muito usada para supervisionar aplicações de tempo real, como algumas de automação industrial e automação bancária.

Arquiteturas de Redes

Ponto-a-ponto (Workgroup)

A rede ponto-a-ponto também é chamada de não hierárquica ou homogênea, pois parte do princípio de que todos os computadores podem ser iguais, sem a necessidade de um micro que gerencie os recursos de forma centralizada.

O usuário pode acessar qualquer informação que esteja em qualquer um dos computadores da rede sem a necessidade de pedir permissão a um administrador de rede.

Neste tipo de rede o próprio sistema operacional possui mecanismos de compartilhamento e mapeamento de arquivos e impressoras, mecanismos de segurança menos eficientes, esta arquitetura é indicada para redes com poucos computadores.

Ponto-a-ponto (Workgroup)

Características:

• Utiliza sistema operacional do tipo local• Possui limite de máquinas• Possui limite de acessos• Segurança limitada• Mais barata

As redes ponto-a-ponto são utilizadas tanto em pequenas empresascomo em grupos de trabalho ou departamentos (Workgroup).

Cliente/Servidor

A arquitetura Cliente/Servidor é mais sofisticada, nesta arquitetura o usuário fica dependente do Servidor, uma máquina central, que retém todas as leis de utilização da rede em um software chamado Sistema Operacional de Rede.

Para instalação, configuração e gerenciamento mais complexo, será necessário ter um profissional habilitado para a função de administrar desta rede.

Características:

• Utiliza sistemas operacionais locais e de rede• Não possui limite de máquinas• Gerência o acesso aos recursos• Muita segurança• Mais cara