Redes de Computadores - Topologias

1. Conexões de Rede
Técnic@ de Informática - Sistemas
Formador: Vítor Oliveira, Eng.º
INSTITUTO DO EMPREGO E FORMAÇÃO PROFISSIONAL, I.P.
CENTRO DE EMPREGO E FORMAÇÃO PROFISSIONAL DE VISEU
DELEGAÇÃO REGIONAL DO CENTRO
UFCD 0771 – Conexões de rede

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Conexões de rede
Conceitos básicos
O que é uma Rede de Computadores?
Uma rede de computadores é um sistema de comunicação de dados constituído através da
interligação de computadores e outros dispositivos, com a finalidade de trocar informação e
partilhar recursos.
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Conexões de rede
Hardware
Ao nível dos meios físicos ou hardware, uma rede necessita de:
Computadores e Periféricos (que se pretende utilizar, tais como: impressoras, modems, etc.);
Meios físicos de transmissão – Trata-se, normalmente de cabos que interligam os
computadores; no entanto, também são possíveis sistemas de comunicação sem fios
(Wireless), através de ondas propagadas no espaço;
Dispositivos de ligação dos computadores às redes (placas de interface de rede, modems e/ou
outros dispositivos.
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Conexões de rede
Software
Ao nível de Software, uma rede necessita de:
Drivers de placas de rede, que complementam o sistema operativo do computador, no sentido
de este poder comunicar com a placa ou interface de rede; no caso da utilização de um
modem, são necessários programas de comunicação;
Protocolos de comunicação que tornam possível tecnicamente a emissão e receção de dados
entre os computadores envolvidos numa comunicação;
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Conexões de rede
Software – cont.
Sistemas operativos específicos para redes;
Utilitários e programas de aplicação para trabalho em rede.
Protocolo – Regras que definem a forma da transmissão da informação e os procedimentos a
seguir numa comunicação entre computadores.
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Conexões de rede
Com o aparecimento das redes conseguiu-se
Redução de custos com a partilha de recursos;
Distribuição mais rápida e eficiente da informação;
Melhoria da capacidade de resposta da organização;
Melhoria da fiabilidade do sistema informático.
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Conexões de rede
Tipos de redes
Tipos de Redes de Computadores - Quanto à sua dimensão
As redes de computadores podem ser de muitos tipos e existem diversos critérios para a sua
classificação. Uma das principais distinções que se faz ao nível das redes de computadores
tem a ver com a abrangência geográfica:
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Conexões de rede
Tipos de redes
Redes de área local ou (LAN – Local Area Network);
Quando a abrangência da rede não ultrapassa algumas dezenas ou centenas de metros,
normalmente dentro de um edifício.
Redes de área alargada ou (WAN – Wide Area Networks);
Quando a abrangência da rede se estende por toda a região, várias regiões, vários países ou
até a totalidade do globo (como é o caso da Internet).
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Conexões de rede
Tipos de redes
Entre as dimensões da área de abrangência das LAN e das WAN podemos encontrar redes de
dimensões intermédias como por exemplo:
Redes de campus ou (Campus Networks) que consistem normalmente em diversas redes locais
ligadas entre si abrangendo edifícios vizinhos (como por exemplo, os vários departamentos de
uma universidade ou grande unidade fabril).
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Conexões de rede
Tipos de redes
Entre as dimensões da área de abrangência das LAN e das WAN podemos encontrar redes de
dimensões intermédias como por exemplo:
Redes de área metropolitana ou (MAN – Metropolitan Area Networks) que são redes que
abarcam a área de uma grande cidade ou região urbana, interligando determinadas entidades
ou instituições que necessitam de manter entre si um sistema de comunicação de dados
(como por exemplo entidades administrativas ou policiais de uma grande cidade).
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Conexões de rede
Internet e internet
Nota: Cada vez mais os computadores e as pequenas redes se interligam com outras redes,
formando redes maiores e mais complexas. Um conjunto de redes interligadas pode ser
designado por internetwork ou simplesmente internet. Deve no entanto, distinguir-se entre:
internet (com i minúsculo) – que pode referir qualquer conjunto de redes interligadas;
Internet (com i maiúsculo) – que designa um determinado sistema de redes interligadas, mais
concretamente a Internet, a maior WAN à escala planetária, que interliga muitos milhares de
redes e milhões de computadores em todo o mundo.
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Conexões de rede
Topologias de Rede
Topologia é um termo usado para designar a configuração assumida pelos nós de uma rede,
ou seja, a forma como eles estão ligados entre si. É frequente distinguir entre:
Topologia física – a que se refere à disposição física dos computadores e cabos da rede.
Topologia lógica – a que diz respeito ao modo como os sinais circulam entre os computadores
da rede.
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Conexões de rede
Topologias de Rede
Quando aplicada a LANs, topologia refere-se ao conjunto dos cabos e localização física dos
dispositivos de rede, representando portanto a configuração física da rede. Para as WANs,
topologia refere-se principalmente à forma como se ligam os vários locais remotos, ou por
outras palavras, quais os locais ligados entre si e como se faz essa ligação.
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Conexões de rede
Topologias de Rede
Vejamos então as 6 topologias físicas das redes de computadores que são:
Topologia bus ou barramento;
Topologia ring ou anel;
Topologia star ou estrela;
Topologia mesh ou malha;
Topologia de estrela hierárquica, em árvore ou cascading star;
Topologias baseadas num backbone ou espinha dorsal.
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Conexões de rede
Topologias de Rede
Em Redes Locais (LANs) as topologias mais utilizadas são:
Bus ou Barramento.
Star ou Estrela.
Em Redes Metropolitanas (MANs) as topologias mais utilizadas são:
Estrela Hierárquica.
Topologias baseadas em Backbone (do tipo bus ou anel).
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Conexões de rede
Topologias de Rede
Em Redes Alargadas (WANs) as topologias mais utilizadas são:
Mesh ou Malha.
Combinações de diferentes topologias.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – barramento ou bus
Nesta topologia temos um cabo, com as extremidades separadas, ao longo do qual se ligam os
dispositivos. Os sinais são transmitidos de cada computador, através de um cabo comum, para
todos os nós da rede ao mesmo tempo (transmissão broadcast); porém, as mensagens são
recebidas apenas pelo computador ou computadores a que se destinam (através de
endereços apropriados). Ou seja, assim que o sinal se propaga na linha, cada estação pode
examinar o campo endereço de destino dessa informação, caso esse endereço corresponda ao
seu copia para si o sinal. O sinal é propagado ao longo de todo o cabo, e em ambos o sentido.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – barramento ou bus
Nesta topologia, utilizam-se normalmente cabos coaxiais; neste caso, cada computador liga-se
ao cabo através de um conector em T ou de um Transceiver (dispositivo de transmissão e
receção).
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Conexões de rede
Topologias de Rede – barramento ou bus
Pelas figuras, pode-se verificar que o cabo que liga os vários dispositivos da rede é único,
terminando em cada uma das suas extremidades por uma resistência denominada
terminador.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – barramento ou bus
Vantagens:
Utilização de uma quantidade mínima de cabo;
Fácil expansão para novos nós;
As partes de hardware necessárias não são dispendiosas.
Desvantagens:
Um cabo danificado ou um nó de inferior qualidade pode danificar uma rede inteira.
Dificuldade em detetar a origem das falhas
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Conexões de rede
Topologias de Rede – ring ou anel
Nesta topologia existe um cabo fechado sobre si próprio, o anel, ao qual se ligam os vários
computadores da rede. Os sinais circulam dentro do referido cabo em anel, passando
sequencialmente de ligação em ligação até chegar ao destinatário. Quando um nó faz passar
uma mensagem para o nó seguinte essa mensagem é “restaurada” e amplificada.
As topologias em anel simples são pouco utilizadas devido ao facto de uma avaria ou falha
numa ligação de um computador ao anel poder provocar a quebra de toda a rede.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – ring ou anel
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Conexões de rede
Topologias de Rede – ring ou anel
Vantagens:
Pelo dispositivo de redireccionamento pode ser enviada a informação no sentido oposto ao
normal, em caso de avaria numa linha; Utilizam o cabo de uma forma mais eficiente e
económica quando se cobre uma área geograficamente grande.
Desvantagens:
A não existência de uma zona central para monitorização da rede;
A falha de um nó (computador) provoca a falha de toda a rede;
Dificuldade em detetar a origem das falhas.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – star ou em estrela
Nesta topologia existe um dispositivo central, hub (Switch), ao qual se ligam os vários
computadores da rede, através de cabos individuais. As mensagens enviadas por um
computador vão para o hub, também chamado concentrador, e daí são transmitidas para os
outros computadores ligados à rede.
Os hubs proporcionam muitas vantagens em termos de ligação dos computadores à rede,
uma vez que, para inserir ou retirar um computador na rede, basta inserir ou retirar o cabo de
ligação desse computador a um conector do hub. Um hub tem um determinado número de
pontos de conexão, podendo sempre interliga-se vários hubs para aumentar esse número.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – star ou em estrela
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Conexões de rede
Topologias de Rede – star ou em estrela
Foram os hubs que introduziram alguma confusão na definição das topologias das redes. Os
hubs mais evoluídos permitem a criação de redes estruturadas, podendo então aparecer
topologias de estrela hierárquica. Por outro lado alguns hubs fazem as ligações internas
utilizando uma topologia em anel, sendo a topologia exterior de uma estrela.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – star ou em estrela
Vantagens:
Maior autonomia em cada nó (uma avaria num cabo afeta somente a estação referente a esse
cabo);
Funções centralizadas para equipamento de diagnostico;
Facilidade em detetar falhas.
Desvantagens:
Necessitam de uma maior quantidade de cabo;
Dependência do nó central (se este falhar, toda a rede entra em colapso).
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Conexões de rede
Topologias de Rede – mesh ou malha
Numa topologia em malha, os computadores e redes locais ligam-se entre si, ponto a ponto,
através de cabos e dispositivos de interligação adequados, formando como que uma malha,
sem uma configuração bem definida.
Este tipo de topologia é muito utilizado nas WANs, onde os vários locais se ligam uns aos
outros com base em linhas telefónicas já existentes.
O papel fundamental cabe, neste caso, aos dispositivos de interligação, como os routers, que
se encarregam do encaminhamento das mensagens através dos vários nós da malha
constituída.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – mesh ou malha
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Conexões de rede
Topologias de Rede – estrela hierárquica
Este género de topologia é baseado em hubs ou dispositivos de centralização das ligações, os
quais permitem uma estruturação hierárquica de várias redes e sub-redes. Um hub central
interliga várias redes, as quais, por sua vez, também são formadas por hubs onde se ligam
computadores ou sub-redes.
Trata-se de uma topologia muito adotada atualmente para estruturação de novas redes, uma
vez que permite, com bastante facilidade e flexibilidade, a expansão das redes ou a
interligação de novas redes, bem como assegura uma boa manutenção e gestão do conjunto
de redes assim interligadas.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – estrela hierárquica
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Conexões de rede
Topologias de Rede – backbone ou espinha dorsal
Este tipo de topologia caracteriza-se pela existência de um cabo que desempenha o papel de
espinha dorsal, isto é, um cabo normalmente de elevado desempenho que cobre uma
determinada área, mais ou menos extensa, ao qual se ligam diversas redes ou sub-redes,
através de dispositivos de interligação, bridges e routers.
Existem redes em que o backbone tem topologia em bus e outras em que esta é em anel.
Trata-se de uma topologia bastante adequada para redes de maior dimensão constituídas por
diversas sub-redes, que necessitam de estar em comunicação umas com as outras numa base
regular e permanente.
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Conexões de rede
Topologias de Rede – backbone ou espinha dorsal
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Conexões de rede
Dispositivos de interface ou acesso às redes
Os cabos ou outros meios físicos de transmissão permitem ligar o computador em redes; mas
para que os computadores posam comunicar entre si através desses meios físicos são
necessários dispositivos de interface de rede e podem ser de diferentes tipos, consoante a
rede e o tipo de ligação pretendido. No entanto as situações mais comuns são:
Ligação de um computador a uma rede local (LAN) através de um interface ou placa de rede;
Ligação de um computador a uma rede alargada (WAN) através de um modem.
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