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TOPOLOGIAS
UNINGÁ – UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR INGÁFACULDADE INGÁCIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
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 fibra óptica baseada
protocolos LAN. ● 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 ponto-
a-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(10-1)/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 para conectar LANs em escritórios remotos juntos.
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.