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O que é topologia de rede?

A topologia define a estrutura da rede de como todos os componentes estão interconectados entre si. Existem dois tipos de topologia: topologia física e lógica.

Tipos de topologia de rede

A topologia física é a representação geométrica de todos os nós de uma rede. Existem seis tipos de topologia de rede: topologia de barramento, topologia de anel, topologia de árvore, topologia em estrela, topologia de malha e topologia híbrida.

Topologias de redes de computadores

1) Topologia de barramento

Topologias de redes de computadores
  • A topologia de barramento é projetada de forma que todas as estações sejam conectadas através de um único cabo conhecido como cabo backbone.
  • Cada nó é conectado ao cabo backbone por cabo drop ou conectado diretamente ao cabo backbone.
  • Quando um nó deseja enviar uma mensagem pela rede, ele a envia. Todas as estações disponíveis na rede receberão a mensagem, quer ela tenha sido endereçada ou não.
  • A topologia de barramento é usada principalmente em redes padrão 802.3 (Ethernet) e 802.4.
  • A configuração de uma topologia de barramento é bastante mais simples em comparação com outras topologias.
  • O cabo backbone é considerado um 'pista única' através do qual a mensagem é transmitida para todas as estações.
  • O método de acesso mais comum das topologias de barramento é CSMA (Acesso Múltiplo ao Sensor de Portadora).

CSMA: É um controle de acesso à mídia utilizado para controlar o fluxo de dados para que a integridade dos dados seja mantida, ou seja, os pacotes não se percam. Existem duas maneiras alternativas de lidar com os problemas que ocorrem quando dois nós enviam mensagens simultaneamente.

    CD CSMA:CD CSMA ( Detecção de colisão ) é um método de acesso usado para detectar a colisão. Assim que a colisão for detectada, o remetente irá parar de transmitir os dados. Portanto, funciona em ' recuperação após a colisão '.CSMA CA: CSMA CA (prevenção de colisão) é um método de acesso utilizado para evitar a colisão, verificando se o meio de transmissão está ocupado ou não. Se estiver ocupado, o remetente aguardará até que a mídia fique ociosa. Esta técnica reduz efetivamente a possibilidade de colisão. Não funciona na 'recuperação após a colisão'.

Vantagens da topologia Bus:

    Cabo de baixo custo:Na topologia de barramento, os nós são conectados diretamente ao cabo sem passar por um hub. Portanto, o custo inicial de instalação é baixo.Velocidades moderadas de dados:Cabos coaxiais ou de par trançado são usados ​​principalmente em redes baseadas em barramento que suportam até 10 Mbps.Tecnologia familiar:A topologia de barramento é uma tecnologia familiar, pois as técnicas de instalação e solução de problemas são bem conhecidas e os componentes de hardware estão facilmente disponíveis.Falha limitada:Uma falha em um nó não terá nenhum efeito nos outros nós.

Desvantagens da topologia Bus:

    Cabeamento extenso:Uma topologia de barramento é bem mais simples, mas ainda assim requer muito cabeamento.Solução de problemas difícil:Requer equipamento de teste especializado para determinar as falhas do cabo. Se ocorrer alguma falha no cabo, isso interromperá a comunicação de todos os nós.Interferência de sinal:Se dois nós enviarem mensagens simultaneamente, os sinais de ambos os nós colidirão entre si.Reconfiguração difícil:Adicionar novos dispositivos à rede tornaria a rede mais lenta.Atenuação:A atenuação é uma perda de sinal que leva a problemas de comunicação. Repetidores são usados ​​para regenerar o sinal.

2) Topologia em anel

Topologias de redes de computadores
  • A topologia em anel é como uma topologia em barramento, mas com extremidades conectadas.
  • O nó que recebe a mensagem do computador anterior retransmitirá para o próximo nó.
  • Os dados fluem em uma direção, ou seja, são unidirecionais.
  • Os dados fluem em um único loop continuamente conhecido como loop infinito.
  • Não possui extremidades terminadas, ou seja, cada nó está conectado a outro nó e não possui ponto de terminação.
  • Os dados em uma topologia em anel fluem no sentido horário.
  • O método de acesso mais comum da topologia em anel é passagem de token .
      Passagem de token:É um método de acesso à rede no qual o token é passado de um nó para outro.
  • Símbolo:É um quadro que circula pela rede.

Trabalho de passagem de token

  • Um token se move pela rede e é passado de computador para computador até chegar ao destino.
  • O remetente modifica o token colocando o endereço junto com os dados.
  • Os dados são passados ​​de um dispositivo para outro até que o endereço de destino corresponda. Assim que o token é recebido pelo dispositivo de destino, ele envia a confirmação ao remetente.
  • Em uma topologia em anel, um token é usado como portadora.

Vantagens da topologia em anel:

    Gerenciamento de rede:Dispositivos defeituosos podem ser removidos da rede sem desligá-la.Disponibilidade de produto:Muitas ferramentas de hardware e software para operação e monitoramento de rede estão disponíveis.Custo:O cabeamento de par trançado é barato e facilmente disponível. Portanto, o custo de instalação é muito baixo.Confiável:É uma rede mais confiável porque o sistema de comunicação não depende de um único computador host.

Desvantagens da topologia em anel:

    Solução de problemas difícil:Requer equipamento de teste especializado para determinar as falhas do cabo. Se ocorrer alguma falha no cabo, isso interromperá a comunicação de todos os nós.Falha:A falha em uma estação leva à falha de toda a rede.Reconfiguração difícil:Adicionar novos dispositivos à rede tornaria a rede mais lenta.Atraso:O atraso de comunicação é diretamente proporcional ao número de nós. Adicionar novos dispositivos aumenta o atraso de comunicação.

3) Topologia em estrela

Topologias de redes de computadores
  • A topologia em estrela é um arranjo da rede em que cada nó está conectado ao hub central, switch ou computador central.
  • O computador central é conhecido como servidor , e os dispositivos periféricos conectados ao servidor são conhecidos como clientes .
  • Cabo coaxial ou cabos RJ-45 são usados ​​para conectar os computadores.
  • Hubs ou Switches são usados ​​principalmente como dispositivos de conexão em um topologia física em estrela .
  • A topologia em estrela é a topologia mais popular na implementação de rede.

Vantagens da topologia estrela

    Solução de problemas eficiente:A solução de problemas é bastante eficiente em uma topologia em estrela em comparação com a topologia em barramento. Numa topologia de barramento, o gestor tem que inspecionar os quilômetros de cabo. Numa topologia em estrela, todas as estações estão conectadas à rede centralizada. Portanto, o administrador da rede precisa ir até a estação única para solucionar o problema.Controle de rede:Recursos complexos de controle de rede podem ser facilmente implementados na topologia em estrela. Quaisquer alterações feitas na topologia em estrela são automaticamente acomodadas.Falha limitada:Como cada estação está conectada ao hub central com seu próprio cabo, a falha em um cabo não afetará toda a rede.Tecnologia familiar:A topologia em estrela é uma tecnologia familiar porque suas ferramentas são econômicas.Facilmente expansível:É facilmente expansível, pois novas estações podem ser adicionadas às portas abertas do hub.Custo-beneficio:As redes de topologia em estrela são econômicas porque usam cabos coaxiais baratos.Altas velocidades de dados:Ele suporta uma largura de banda de aproximadamente 100 Mbps. Ethernet 100BaseT é uma das redes de topologia Star mais populares.

Desvantagens da topologia estrela

    Um ponto central de falha:Se o hub ou switch central falhar, todos os nós conectados não conseguirão se comunicar entre si.Cabo:Às vezes, o roteamento de cabos se torna difícil quando uma quantidade significativa de roteamento é necessária.

4) Topologia em árvore

Topologias de redes de computadores
  • A topologia em árvore combina as características da topologia em barramento e da topologia em estrela.
  • Uma topologia em árvore é um tipo de estrutura na qual todos os computadores estão conectados entre si de forma hierárquica.
  • O nó superior na topologia em árvore é conhecido como nó raiz e todos os outros nós são descendentes do nó raiz.
  • Existe apenas um caminho entre dois nós para a transmissão de dados. Assim, ele forma uma hierarquia pai-filho.

Vantagens da topologia em árvore

    Suporte para transmissão de banda larga:A topologia em árvore é usada principalmente para fornecer transmissão em banda larga, ou seja, os sinais são enviados por longas distâncias sem serem atenuados.Facilmente expansível:Podemos adicionar o novo dispositivo à rede existente. Portanto, podemos dizer que a topologia em árvore é facilmente expansível.Facilmente gerenciável:Na topologia em árvore, toda a rede é dividida em segmentos conhecidos como redes em estrela, que podem ser facilmente gerenciados e mantidos.Detecção de erro:A detecção e correção de erros são muito fáceis em uma topologia em árvore.Falha limitada:A avaria numa estação não afecta toda a rede.Fiação ponto a ponto:Possui fiação ponto a ponto para segmentos individuais.

Desvantagens da topologia em árvore

    Solução de problemas difícil:Se ocorrer alguma falha no nó, será difícil solucionar o problema.Alto custo:Os dispositivos necessários para transmissão em banda larga são muito caros.Falha:Uma topologia em árvore depende principalmente do cabo do barramento principal e uma falha no cabo do barramento principal danificará a rede geral.Reconfiguração difícil:Se novos dispositivos forem adicionados, será difícil reconfigurar.

5) Topologia de malha

Topologias de redes de computadores
  • A tecnologia Mesh é um arranjo de rede no qual os computadores são interconectados por meio de várias conexões redundantes.
  • Existem vários caminhos de um computador para outro computador.
  • Não contém o switch, hub ou qualquer computador central que atue como ponto central de comunicação.
  • A Internet é um exemplo de topologia mesh.
  • A topologia mesh é usada principalmente para implementações de WAN onde falhas de comunicação são uma preocupação crítica.
  • A topologia mesh é usada principalmente para redes sem fio.
  • A topologia de malha pode ser formada usando a fórmula:
    Número de cabos = (n*(n-1))/2;

Onde n é o número de nós que representa a rede.

A topologia de malha é dividida em duas categorias:

  • Topologia de malha totalmente conectada
  • Topologia de malha parcialmente conectada
Topologias de redes de computadores
    Topologia de malha completa:Em uma topologia full mesh, cada computador está conectado a todos os computadores disponíveis na rede.Topologia de malha parcial:Em uma topologia de malha parcial, nem todos, exceto alguns computadores, estão conectados aos computadores com os quais se comunicam frequentemente.

Vantagens da topologia Mesh:

Confiável: As redes de topologia mesh são muito confiáveis, pois qualquer quebra de link não afetará a comunicação entre os computadores conectados.

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Comunicação rápida: A comunicação é muito rápida entre os nós.

Reconfiguração mais fácil: Adicionar novos dispositivos não interromperia a comunicação entre outros dispositivos.

Desvantagens da topologia Mesh

    Custo:Uma topologia mesh contém um grande número de dispositivos conectados, como um roteador, e mais meios de transmissão do que outras topologias.Gerenciamento:As redes de topologia mesh são muito grandes e muito difíceis de manter e gerenciar. Se a rede não for monitorada cuidadosamente, a falha no link de comunicação não será detectada.Eficiência:Nesta topologia, as conexões redundantes são altas, o que reduz a eficiência da rede.

6) Topologia Híbrida

Topologias de redes de computadores
  • A combinação de várias topologias diferentes é conhecida como Topologia híbrida .
  • Uma topologia híbrida é uma conexão entre diferentes links e nós para transferir os dados.
  • Quando duas ou mais topologias diferentes são combinadas, é denominado topologia híbrida e se topologias semelhantes forem conectadas entre si não resultará em topologia híbrida. Por exemplo, se existir uma topologia em anel em uma agência do banco ICICI e uma topologia de barramento em outra agência do banco ICICI, a conexão dessas duas topologias resultará em uma topologia híbrida.

Vantagens da Topologia Híbrida

    Confiável:Se ocorrer uma falha em qualquer parte da rede, isso não afetará o funcionamento do restante da rede.Escalável:O tamanho da rede pode ser facilmente expandido adicionando novos dispositivos sem afetar a funcionalidade da rede existente.Flexível:Esta topologia é muito flexível, pois pode ser projetada de acordo com os requisitos da organização.Eficaz:A topologia híbrida é muito eficaz, pois pode ser projetada de forma que a força da rede seja maximizada e a fraqueza da rede seja minimizada.

Desvantagens da topologia híbrida

    Projeto complexo:A principal desvantagem da topologia Híbrida é o design da rede Híbrida. É muito difícil projetar a arquitetura da rede híbrida.Centro caro:Os Hubs usados ​​na topologia Híbrida são muito caros porque são diferentes dos Hubs usuais usados ​​em outras topologias.Infraestrutura cara:O custo da infraestrutura é muito alto, pois uma rede híbrida requer muito cabeamento, dispositivos de rede, etc.