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Topologias de Redes

As topologias de redes descrevem o arranjo dos elementos de uma rede (computadores, cabos e outros componentes). São uma espécie de “mapa” da rede, que pode ser físico ou lógico. A topologia física se refere especificamente à disposição física dos componentes da rede, ao passo que a topologia lógica mostra a forma como os dados trafegam dentro dessa rede, independentemente da topologia física empregada.

Assim, podemos ter uma rede que utiliza uma topologia física específica, e uma topologia lógica diferente.

O tipo de topologia usado afeta o tipo e recursos do hardware da rede, seu gerenciamento e as possibilidades de expansão futura.

As principais topologias de rede existentes são as seguintes:

• Barramento
• Anel
• Estrela
• Malha
• Híbrida
• Ponto-a-ponto
• Ponto-a-multiponto

Vamos descrever cada uma delas a seguir.

Topologia em Barramento (Bus)

Trata-se de uma topologia antiga, na qual havia um único caminho para o tráfego de dados, na forma de um cabo coaxial, e todas as estações (pontos da rede) são conectadas a esse mesmo cabo para trocar dados pela rede.

Neste tipo de topologia as transmissões dos dispositivos de rede se propagam por toda a extensão do meio (cabo) e são recebidas por todos os nós da rede, que devem então determinar se a transmissão é direcionada a eles para aceitá-la ou não.

As redes em Barramento apresentam como vantagem a facilidade de implementação e expansão, porém trazem diversas desvantagens críticas, como por exemplo:

• Se um cabo se rompe, cai toda a rede.
• Dificuldade em reparar defeitos – é muito difícil determinar onde está o defeito, caso o cabo se rompa, sem o uso de equipamentos de teste de custo elevado
• Comprimento do cabo e nº de estações são limitados; quanto mais estações são conectadas ao cabo, maior a probabilidade de ocorrerem colisões de dados.
• Performance diminui com o aumento das estações, devido ao problema de colisão de dados
• Necessita de um Terminador próprio conectado nas extremidades do cabo, para evitar problemas de reflexão de sinal, que levam à ocorrência de colisões de dados.

Topologia em Anel (Ring)

Outra topologia antiga, não mais em uso em redes locais, mas que ocasionalmente pode ser encontrada em algumas redes legadas. O exemplo mais típico de uma rede em anel é a tecnologia Token Ring, da IBM.
A topologia em anel ainda é empregada em redes metropolitanas (MAN) e algumas redes WAN também, como redes SONET, e nesse caso possui tolerância a falhas (geralmente com o uso de múltiplos anéis redundantes).

As redes em anel, no geral, possuem um custo de implantação mais elevado, pois necessitam de equipamentos de controle especiais (não mostrados na figura) para controlar o tráfego de dados pelo cabo.

Topologia Estrela (Star)

Nesta topologia de rede todos os dispositivos (nós) são conectados a um dispositivo distribuidor de comunicações central, como um Hub ou (preferencialmente) um Switch.

Usada na maioria das redes de pequeno ou de grande porte, é a principal topologia de redes utilizada atualmente, principalmente em redes locais (LAN).

A topologia Estrela traz uma série de vantagens, com por exemplo a facilidade para implementação e expansão da rede, custo relativamente baixo, além da (praticamente) eliminação dos problemas de colisão de dados, quando usamos Switches como dispositivos concentradores.

Uma desvantagem no uso de redes em estrela é que se o dispositivo central for danificado, toda a rede será afetada. Além disso, o número de estações é limitado pelo número de portas disponíveis para conexão ao concentrador.

Topologia em Malha (Mesh)

Esta topologia possui uma ou múltiplas conexões ao mesmo ponto, podendo ser classificada em Malha Totalmente Conectada ou Malha Parcialmente Conectada, dependendo do nível de conectividade existente entre os pontos da rede.

Permite aplicar os conceitos de redundância, tolerância a falhas e balanceamento de carga à rede. Desta forma, se um link entre dois pontos se torna inoperante, por uma razão qualquer, haverá um outro link (caminho) que permitirá o tráfego de dados entre esses pontos, mantendo a funcionalidade da rede mesmo em caso de falhas no meio de transmissão. Além disso, é possível escolher caminhos alternativos para os dados caso haja congestionamento de tráfego, e até mesmo dividir a carga de transmissão dos dados entre dois ou mais caminhos distintos.

Ela tem um alto custo e é difícil de gerenciar pois o nº de conexões cresce exponencialmente, de acordo com a fórmula:

N x (N – 1) / 2

Onde N é o número de dispositivos na rede. Então, por exemplo, em uma topologia em malha totalmente conectada com, digamos, 10 nós, o número de conexões necessárias seria:

10 x (10 -1) / 2 = 45 conexões.

A topologia em malha é usada extensivamente em redes WAN, interconectando roteadores e outros equipamentos de rede, mas no geral não em redes locais, devido ao problema citado anteriormente.

Topologia Híbrida

Trata-se de uma combinação de duas ou mais topologias de rede distintas, com por exemplo uma rede em topologia estrela conectada a uma rede em topologia barramento. É uma topologia comum, se levarmos em consideração que, por exemplo, nossas redes locais são do tipo estrela, porém conectadas a redes do tipo malha ou anel quando temos conectividade com a Internet.

Topologia Ponto-a-ponto

Como o próprio nome diz, trata-se de uma topologia onde um ponto da rede é conectado diretamente a outro ponto da rede. Alguns links WAN antigos são do tipo ponto-a-ponto, como as redes T1. Podemos também conectar, por exemplo, um PC diretamente a outro por meio de um cabo ligado diretamente entre suas placas de rede, ou até mesmo conectando as portas seriais das máquinas.

Topologia Ponto-a-multiponto

Esta topologia lembra, fisicamente, uma topologia estrela, porém sem que necessariamente todos os nós da rede possam se comunicar completamente uns com os outros.

Um exemplo típico dessa topologia são as redes 802.11 (sem fio), na qual podemos ter diversos pontos de rede se conectando a um Access Point (AP / Ponto de Acesso), o qual gerencia a conectividade entre os pontos de rede e pode impedir que as estações e comuniquem entre si, somente trocando dados com o próprio AP.

É isso aí! Neste tutorial estudamos as principais topologias de redes existentes, e vimos algumas características de cada tipo. No próximo artigo vamos abordar as técnicas de transmissão de dados Unicast, Broadcast e Multicast.

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