Escola Secundária Avelar Brotero
Tecnologias
Paulo Manuel Neves Almeida
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Topologias de rede
– Introdução
– Topologias de rede
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Ring
Anel
Star
Estrela hierárquica
Backbone
– Aspectos importantes
nas redes locais
Topologias de rede:
Introdução
 Possibilidade de conectar vários
computadores resulta em tantos
benefícios que se tornou uma das
áreas de maior crescimento no
mercado de microcomputadores
 Desta forma, a comunicação de
dados (transferência electrónica de
informações entre computadores)
tornou-se o principal objectivo da
indústria de computadores
Topologias de rede:
Introdução
 Objectivos:
 Fazer todos os programas, dados e outros recursos
disponíveis a todos, sem considerar a localização física
 Fornecer um meio de comunicação eficiente entre
pessoas que trabalham distantes umas das outras
 Necessidades de Interligação:
 Economia de hardware
 Partilha de dispositivos
 Economia de Software
 Partilha de dispositivos
 Comunicação
 Memorandos
 Dados da empresa
Topologias de rede:
Introdução
 O sistema de comunicação vai-se
constituir de um arranjo topológico
interligando os vários módulos
processadores através de enlaces físicos
(meios de transmissão) e de um conjunto
de regras com o fim de organizar a
comunicação (protocolos)
 Qual o arranjo topológico que deve ser
utilizado e quais as alternativas
existentes?
Topologias de rede:
Introdução
 A topologia de uma rede irá, muitas vezes,
caracterizar o seu tipo, eficiência e velocidade
 A topologia de uma rede de comunicação referese à forma como os enlaces físicos e os nós de
comutação estão organizados, determinando os
caminhos físicos existentes e utilizáveis entre
quaisquer pares de estações conectadas a essa
rede
Topologias de rede:
Introdução
 A topologia descreve o modo como as estações
estão conectadas fisicamente ao meio físico e
entre si e com equipamentos de inter conexão de
redes. A topologia influencia factores como:
 complexidade e custo da instalação de cabos
de rede
 isolamento de falhas
 estratégia para expansão física
 Além disso, as topologias apresentam diferenças
quanto a facilidade de manutenção no caso de
ocorrência de falhas
Topologias de rede:
Introdução
• As ligações físicas podem ser
– Ponto-a-ponto: possui 2 pontos de
comunicação, um em cada extremidade
do enlace ou ligação em questão
– Multiponto: três ou mais dispositivos
de comunicação com possibilidade de
utilização do mesmo enlace
Topologias de rede:
Introdução
• A forma de utilização do meio físico que conecta
estações dá origem à seguinte classificação
sobre a comunicação no enlace:
 Simplex: o enlace é utilizado apenas em um
dos dois possíveis sentidos de transmissão;
 Half-Duplex: o enlace é utilizado nos dois
possíveis sentidos de transmissão, porém
apenas uma vez;
 Full-duplex: o enlace é utilizado nos dois
possíveis sentidos de transmissão
simultaneamente.
 Um enlace pode ser formado por dois pares de
fios, por exemplo, para transmissão em cada um
dos sentidos
Topologias de rede :
Introdução
Topologia é um termo usado para designar a forma
externa ou física assumida pelas ligações dos
computadores ou nós em rede.
Tradicionalmente, as principais topologias das
redes locais de computadores (LAN) são as
seguintes:
– Ring ou em anel
– Bus ou em barramento linear
– Star ou estrela
Topologias de rede :
Mesh
Quanto às redes alargadas (WAN), não é habitual
termos uma topologia única bem definida, uma
vez que podemos ter diferentes redes
interligadas.
Topologias de rede :
Mesh
Por vezes fala-se de topologia mesh, ou em
malha para designar uma topologia em que as
ligações entre computadores formam com que
uma malha mais ou menos aleatória ou irregular
Neste tipo de rede podem partir de cada
computador ou de cada nó da rede ligações para
outros nós, podendo variar o numero de ligações
de caso para caso.
Em casos mais complexos surgiram topologias
como estrela hirárquica, ou em árvore, backbone
ou espinha dorsal.
Topologias de rede :
Ring
 Nesta topologia cada estação liga-se à seguinte
formando um círculo fechado
 A mensagem circula no anel passando de
estação para estação numa única direcção
 Estações conectadas através de um caminho
fechado
 Os sinais passam de ligação em ligação, até
chegar ao seu destinatário.
• Quando uma mensagem é enviada por um nó,
ela entra no anel e circula até ser retirada pelo nó
de destino, ou então até voltar ao nó de origem
dependendo do protocolo utilizado
Topologias de rede :
Ring
• Além da maior simplicidade e do menor atraso
introduzido, as redes onde a mensagem é
retirada pelo nó de origem permitem mensagens
de difusão (broadcast e multicast), isto é, um
pacote é enviado simultaneamente para múltiplas
estações
Topologias de rede :
Ring
• Vantagens:
– Facilmente expansível
– Permite grande numero de ligações
– Permite broadcast e multicast
• Desvantagens:
– Se um nó não funcionar, todos os outros não
funcionam
– Unidireccional
– Não tem sistema de redundância
Topologias de rede :
Bus
• Numa topologia do tipo bus ou barramento linear,
temos um cabo (constituído por um conjunto de
segmentos interligados) ao longo do qual se
ligam os computadores.
• Nesta topologia os sinais são transmitidos de
cada computador através de um cabo comum
para todos os nós da rede ao mesmo tempo.
Porém as mensagens são recebidas apenas pelo
computador ou computadores a que se destinam.
Topologias de rede :
Bus
• Todas as estações (nós) ligam-se ao mesmo
meio de transmissão. A topologia em bus tem
uma configuração multiponto
• Cada nó conectado à barra pode ouvir todas as
informações transmitidas (similar à radiodifusão)
• Facilita aplicações que trabalham com
mensagens do tipo difusão
Topologias de rede :
Bus
• Acesso (forma de multiplexação do tempo) ao
bus pode ser por:
– Controle centralizado: direito de acesso é
determinado por uma estação especial da
rede. Oferece menos problemas de
confiabilidade (como estrela)
– Controle descentralizado: responsabilidade
de acesso é distribuída entre todos os nós
(como anel)
Topologias de rede :
Bus
• A ligação das estações ao meio de comunicação
é realizada através de um transceiver
(transmissor/receptor). Recebe e transmite sinais.
Liga-se ao bus através de um conector
• O poder de crescimento da rede depende da
adição de repetidores. Uso de concentradores
(hubs) facilita localização e isolamento de falhas
e inserção de novas estações ao bus
Topologias de rede :
Bus
• Desempenho destas redes depende
do meio de transmissão, número de
nós conectados e controle de acesso
• Na topologia em barra as estações
estão conectadas a um barramento
compartilhado
Topologias de rede :
Bus
• Numa rede em topologia bus, em que
normalmente, se utilizam cabos coaxiais, os
computadores podem ser ligados directamente
através de conectores BNC, ou através de
transceivers (cabo secundário que permite ligar o
computador ao cabo coaxial principal). Os cabos
nas pontas, têm terminadores.
Topologias de rede :
Bus
Topologias de rede:
Bus
• Vantagem
– Não necessita equipamentos adicionais
– Alta escalabilidade
– Facilidade de adicionar equipamentos
• Desvantagens
– Difícil detecção de falha
– Falha no ramo afecta todas as estações
– Ao adicionar um novo elemento na rede, toda
a rede tem de parar momentaneamente
Topologias de rede:
Star ou estrela
• Na topologia estrela todos os nós são conectados
por ligações ponto a ponto com um dispositivo
central
• Nessa topologia cada nó é interligado a um nó
central (mestre), através do qual todas as
mensagens devem passar
• O mestre é o centro de controle de rede,
interligando os demais nós (escravos)
Topologias de rede:
Star ou estrela
• O nó central pode ter tanto a função de
gerência de comunicação e facilidades de
processamento de dados, como a única
função de gerir as comunicações
• O nó central cuja função é o
encaminhamento (ou comutação) entre as
estações que desejam se comunicar, é
denominado de comutador ou switch
Topologias de rede:
Star ou estrela
• Nesta topologia o nó central é um sistema
de computação que processa informações
alimentadas pelos dispositivos periféricos
(nós escravos)
• As situações mais comuns, porém, são as
que o nó central está restrito às funções
de gerente das comunicações e a
operações de diagnóstico
Topologias de rede:
Star ou estrela
• Redes em estrela podem actuar por
difusão (broadcasting) ou não
• Em redes por difusão, todas as
informações são enviadas ao nó central
que é responsável por distribui-las a todos
os nós da rede
• Os nós aos quais as informações estavam
destinadas copiam-nas e os outros
simplesmente as ignoram
Topologias de rede:
Star ou estrela
• Em redes que não operam por difusão, um
nó pode apenas comunicar com outro nó
de cada vez, sempre sob controle do nó
central
• Redes em estrela não tem necessidade de
endereçamento, uma vez que todas as
mensagens se concentram no nó central
Topologias de rede:
Star ou estrela
• Outras funções do nó central:
– realizar a compatibilidade da velocidade de
comunicação entre o transmissor e o receptor.
Os dispositivos de origem e destino podem até
operar com protocolos e/ou conjuntos de
caracteres diferentes. O nó central actuaria
neste caso como um conversor de protocolos
permitindo ao sistema de um fabricante
trabalhar satisfatoriamente com um outro
sistema de um fabricante
– fornecer algum grau de protecção de forma a
impedir pessoas não autorizadas de utilizar a
rede ou ter acesso a determinados sistemas
de computação
Topologias de rede:
Star ou estrela
• Confiabilidade é um problema em redes em
estrela
– Falhas em um nó escravo apresentam um
problema mínimo de confiabilidade, uma vez
que o resto da rede continua em
funcionamento. Falhas no nó central, por outro
lado, podem ocasionar a paragem total da
rede.
• Modularidade também pode ser um problema
– A configuração pode ser expandida até o limite
imposto pelo nó central
Topologias de rede:
Star ou estrela
• O desempenho da rede em estrela
depende da quantidade de tempo
requerido no nó central para processar e
encaminhar uma mensagem, e da carga
de tráfego da conexão, isto é, o
desempenho é limitado pela capacidade
de processamento do nó central
• Um crescimento modular visando aumento
de desempenho pode ter como única
solução à substituição do nó central
Topologias de rede:
Star ou estrela
• Vantagens
– simplicidade da conexão
– fácil detecção da falha
– independência dos ramos (falha de uma
estação ou de um cabo não afecta as outras)
• Desvantagens
– dependência de um elemento central
– custo inicial maior
Topologias de rede:
Estrela hierárquica
• A topologia Hierárquica ou em árvore é
essencialmente uma série de barras inter
conectadas. 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
realizadas da mesma maneira que no sistema de
barras padrão.
• Esta topologia é muito usada para supervisionar
aplicações de tempo real, como algumas de
automação industrial e automação bancária.
Topologias de rede:
Estrela hierárquica
Topologias de rede:
Estrela hierárquica
• Trata-se de um tipo de topologia bastante
adoptado actualmente para estruturação
de novas redes, uma vez que permite,
com bastante facilidade e flexibilidade a
expansão de novas redes, bem como
assegura uma boa manutenção e gestão
do conjunto de redes interligadas
Topologias de rede:
Backbone
• Um cabo normalmente de elevado
desempenho que cobre determinada área,
mais ou menos extensa, e ao qual se ligam
diversas redes ou sub-redes, através de
dispositivos de interligação.
• São topologias bastante adequadas a
redes
de
dimensão
intermédias,
nomeadamente as redes de campus e as
MAN que normalmente são também
constituidas por diversas sub-redes que
precisam de estar em comunicação entre
elas
Topologias de rede:
Backbone
Topologia baseada num Backbone; neste caso, o backbone
é um cabo em bus, ao qual se ligam diferentes LAN.
Topologias de rede:
Aspectos importantes
• Alguns dos aspectos a ter em conta na
escolha da topologia de uma LAN são os
seguintes:
– O numero de computadores que se
pretendem ligar em rede
– A distribuição espacial dos
computadores
– Encontrar os pontos de falha em geral
Topologias de rede:
Aspectos importantes
• A preferência pelas topologias baseadas
em hubs e switchs tem a ver com as
seguintes razões:
– As topologias em anel e em bus
apresentam pontos de falha geral ao
longo de todo o cabo
– Nas topologias em estrela baseadas em
hubs, os únicos pontos de falha geral
residem nos próprios hubs e não nos
cabos
Topologias de rede:
Conclusão
• As topologias baseadas em hubs são em
regra geral menos susceptíveis a falhas
gerais.
• Têm a vantagem de escalabilidade,
expansibilidade
• Fácil de se concretizar essa
expansibilidade
• Topologias baseadas em hubs e switchs
permitem uma melhor estruturação e
distribuição espacial das redes
Alguns dos principais padrões de redes
– Introdução
– Padrão de rede
•
•
•
•
Ethernet
Token-Ring
FDDI
ISDN (RDIS)
Padrões de redes:
Introdução
• Muitos dos principais padrões de redes
actualmente difundidos são definidos com
base em normas ou protocolos ditos de
nível inferior, ou seja com base nas duas
ou três primeiras camadas OSI – as que
definem o interface de rede, o modo de
acesso dos computadores ao meio físico
de transmissão e o formato dos pacotes
de mensagem que circulam na rede.
Padrões de redes:
Ethernet
• É actualmente o padrão de redes locais
(LAN) que conhece maior difusão. É
definido fundamentalmente ao nível da
camada de ligação de dados (data link
layer).
• As taxas de transmissão situam-se em
torno de dois valores: 10 e 100 Mbps,
respectivamente Ethernet e Fast Ethernet.
• As transmissões são feitas por broadcast.
Padrões de redes:
Ethernet
• O protocolo de acesso ao meio físico é
feito por um método baseado em
contenção, conhecido como CSMA/CD
(Carrier Sense Multiple Access/Colision
Detection).
Padrões de redes:
Ethernet
• Os interfaces (placas) que ligam os
computadores aos cabos de rede estão
sempre a receber informação que circula
nos cabos. Quando alguém está a
transmitir, todos os outros são obrigados a
ficar em contenção (sem poderem
transmitir)
• Apesar das mensagens serem detectados
por todos os que estão ligados à rede,
somente os que se lhes destina é que as
tratarão de interpretar.
Padrões de redes:
Ethernet
• Rede Ethernet com base no CSMA/CD,
ocorrência de colisão e posterior
retransmissão após contenção.
Padrões de redes:
Token-Ring
• O padrão Token-Ring, tal como o Ethernet
também define um padrão de redes locais,
é igualmente definido ao nível da camada
de ligação de dados e implementado nas
placas de rede.
• Estas redes dispõem-se, normalmente em
topologias de anel (ring) ou anel com
configurações de estrela.
Padrões de redes:
Token-Ring
• O método de acesso ao meio fisíco de
transmissão é conhecido como TokenPassing (passagem de testemunho)
• O controlo do acesso ao meio para
transmição é realizado através de um
token, um sinal especial. Este sinal circula
continuamente na rede passando de
computador para computador. Quando
alguém pretende começar a comunicar
tem de obrigatoriamente captar o token.
Padrões de redes:
Token-Ring
• Só após ter o Token pode então começar
a comunicar, enviar dados pela rede em
anel.
• Enquanto um computador estiver a
transmitir mais nenhum pode comunicar,
para não haverem colisões.
• As transmissões passam de ponto-a-ponto
sequencialmente, até alcançarem o nó
pretendido.
• As redes são de 4 a 16 Mbps dependendo
das placas e respectivo SW
Padrões de redes:
Token-Ring
Padrões de redes:
Token-Ring
• Comparativamente as redes Token-Ring
apesar de terem menor taxas de
transmissão, o desempenho destas em
certos ambientes pode ser melhor, uma
vez que como vimos, o problema das
colisões na rede Ethernet não existe
nesta.
• Já no caso da fast-ethernet não se pode
dizer o mesmo, cujo desempenho está
muito além das rede token-ring.
Padrões de redes:
FDDI
• O padrão FDDI (Fiber Distributed Data
Interface), tal como os anteriores, abrange
o nível físico e de ligação de dados (as
duas primeiras camadas do modelo OSI).
• Este padrão não se restringe às rede
locais, permite o desenvolvimento de
redes com muito maior âmbito,
nomeadamente as MAN, bem como pode
servir de interligação de redes locais,
como nas redes campus.
Padrões de redes:
FDDI
Padrões de redes:
FDDI
• O padrão FDDI são bastante parecidas
com as redes token-ring, mas utilizando
normalmente , cabos de fibra óptica.
• As capacidades de transmissão são assim
na ordem dos 100 Mbps ou superiores, e
têm a possibilidade de se estenderem até
distâncias na ordem dos 100Km
• Estas características tornam o padrão
FDDI bastante adequadas para para
interligação de redes através de um
Backbone.
Padrões de redes:
ISDN
• O padrão de redes ISDN (Integrated
Services Digital Network) é traduzido para
português como RDIS (Rede Digital com
Integração de Serviços).
• As redes ISDN vêm substituir de forma
clara as redes telefónicas tradicionais.
• Este padrão funciona tanto com cabos de
fibra óptica como, com cabos eléctricos. O
mais comum tem sido o aproveitar das
linhas analógicas para a transmissão de
sinais digitais.
Padrões de redes:
ISDN
Padrões de redes:
ISDN
• Existem dois tipo de acessos, o acesso
básico e o acesso primário.
– Básico: dois canais que podem ser
usados numa só comunicação
teoricamente de 128 Kbps, ou cada
canal pode ser utilizado individualmente
com a capacidade de 64 Kbps.
– Primário: Proporciona até 30 canais em
simultâneo, neste caso a capacidade de
transmissão é de 2 Mbps.
Dúvidas
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