Topologias LAN (rede)

topologia é o arranjo físico e lógico de uma rede. O arranjo físico da rede refere-se a como as estações de trabalho, servidores e outros equipamentos são unidos com cabos e conectores. O arranjo lógico de uma rede refere-se a como as estações de trabalho, servidores e outros equipamentos se relacionam entre si em termos de fluxo de tráfego. Existem três topologias LAN primárias: barramento linear, anel e estrela. Outra topologia de rede é de natureza hierárquica, que pode incorporar elementos do barramento, anel e estrela. A topologia física e lógica apropriada para uma LAN é determinada por objetivos de confiabilidade e custo, bem como pelos requisitos de conectividade dos usuários.

Barramento

linear topologia de barramento, as estações são dispostas ao longo de um único comprimento de cabo, que pode ser estendido em qualquer extremidade ou em ambas as extremidades para acomodar mais nós (Figura 65). A rede consiste em cabo coaxial, como o cabo RG-58 A/U usado com LANs Ethernet 10Base2. Os nós são conectados ao cabo com um conector T BNC (Conector de porca de baioneta) (figura 66), cuja haste é conectada à placa de interface de rede (NIC). Um conector BNC barrel anexa segmentos de cabo e um conector BNC terminator caps as extremidades do cabo. Claro, a fiação de par trançado é mais frequentemente usada para LANs Ethernet, caso em que os conectores RJ45 fornecem as conexões entre os dispositivos.

figura 65

a topologia do barramento linear.

uma rede de barramento linear pode ser estendida ainda mais. Por exemplo, uma topologia de árvore é na verdade um barramento linear complexo no qual o cabo se ramifica em uma ou ambas as extremidades, mas oferece apenas um caminho de transmissão entre duas estações.

anel

em uma topologia de anel, os nós são dispostos ao longo do caminho de transmissão para que os dados passem por cada estação sucessiva antes de retornar ao seu ponto de origem. Como o próprio nome indica, a topologia do anel consiste em nós que formam um círculo fechado (figura 67).

no token-ring LANs, um pequeno pacote chamado token é circulado ao redor do anel, dando a cada estação em sequência a chance de colocar informações na rede. A estação apreende o token, substituindo-o por um quadro de informações. Somente o destinatário pode reivindicar a mensagem. Na conclusão da passagem através do nó central, que atua como um ponto de processamento e coordenação para a rede. Este nó central é geralmente referido como um hub. As informações endereçadas a um ou mais nós específicos são enviadas através do nó central e alternadas para a(S) estação (s) receptora (s) adequada (s) por um caminho físico dedicado.

figura 66

os conectores BNC T são usados para conectar dois segmentos de cabo à placa de interface de rede de um nó (NIC).

figura 67

a topologia do anel.

hierárquico

topologias LAN mais complexas podem ser criadas a partir das topologias básicas de barramento, anel e estrela. Um deles é o” anel duplo de árvores ” em redes de interface de dados distribuídos de fibra (FDDI) que é criado com categorias especiais de equipamentos. Esses tipos de equipamentos podem ser dispostos em qualquer uma das três topologias: anel duplo, árvore e anel duplo de árvores (figura 69).

figura 69

com FDDI, um anel duplo de árvores pode ser usado para criar uma topologia hierárquica para aumentar a confiabilidade da rede.

na topologia de anel duplo, as estações conectadas duplas (dass) formam um loop físico, onde todas as estações são conectadas duas. Em uma topologia de árvore, as estações anexadas únicas remotas (SASs) estão ligadas a um concentrador, que é conectado a outro concentrador no anel principal.

qualquer DAS conectado a um concentrador funciona como um SAS. Os concentradores podem ser usados para criar uma hierarquia de rede, que é conhecida como um anel duplo de árvores. Esta topologia oferece um projeto de sistema hierárquico flexível que seja eficiente e econômico. Dispositivos que exigem comunicações altamente confiáveis se conectam diretamente ao anel principal, enquanto aqueles que são menos cruciais se ligam aos ramos do anel principal. Assim, os dispositivos SAS podem se comunicar com o anel principal, mas sem o custo adicional de equipá-los com uma interface de anel duplo ou uma capacidade de loop-around que, de outra forma, seria necessária para garantir a confiabilidade do anel no caso de uma falha na estação.

seleção de topologia

cada topologia tem vantagens e desvantagens. A topologia de barramento característica das LANs Ethernet é a mais econômica e fácil de instalar. O anel é um pouco mais caro e complicado. Em ambos os tipos de topologias, quando um nó falha ou se torna inoperável, os nós de ambos os lados não podem se comunicar. Isso pode ser superado adicionando um hub. Os nós se comunicam entre si em segmentos de cabo separados por meio do backbone recolhido dentro do hub. Se um nó se tornar inoperável, os outros nós não serão afetados, pois não estão mais conectados diretamente.

no caso da Ethernet, embora a topologia física tenha mudado de um barramento linear para uma estrela, a operação lógica permanece inalterada em que o protocolo Porter Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) da Ethernet ainda governa o acesso. No caso do token ring, embora a topologia física tenha mudado de um anel para uma estrela, a operação lógica permanece inalterada no “token” circulante desse token ring ainda governa o acesso.

quando se trata de disponibilidade de links, a topologia estelar é altamente confiável. Nesta topologia, todos os dispositivos de rede se conectam a um hub central por meio de segmentos LAN dedicados ou compartilhados. Embora a perda de um link impeça a comunicação entre o hub e o(s) nó (s) afetado (s), todos os outros nós continuam a operar como antes, a menos que o próprio hub sofra uma falha catastrófica.

para garantir um alto grau de confiabilidade, o hub possui lógica de controle redundante, backplane e fonte de alimentação. O sistema de gerenciamento do hub pode melhorar a tolerância a falhas desses subsistemas redundantes, monitorando sua operação e relatando quaisquer problemas. Com a fonte de alimentação, por exemplo, o monitoramento pode incluir detecção de ponto de acesso e operação do ventilador para detectar problemas antes de interromper a operação do hub. Após a falha da fonte de alimentação principal, a unidade redundante muda automaticamente ou manualmente sob o controle do gerente de rede sem interromper a rede. Se um ventilador se apagar, um alarme pode ser enviado para o console de gerenciamento, bem como para o pager de um técnico.

a flexibilidade da arquitetura hub se presta a vários graus de tolerância a falhas, dependendo da importância das aplicações. Por exemplo, estações de trabalho executando aplicativos de modelagem financeira podem compartilhar um link para o mesmo módulo LAN no hub. Embora essa configuração possa parecer econômica, é problemático porque uma falha no módulo LAN colocará todas as estações de trabalho nesse link fora de comissão.

um grau ligeiramente mais alto de tolerância a falhas pode ser alcançado distribuindo as estações de trabalho entre dois módulos e links LAN. Dessa forma, a falha de um módulo afetará apenas metade das estações de trabalho. Uma correspondência individual de estações de trabalho para módulos oferece um nível ainda maior de tolerância a falhas, pois a falha de um módulo afeta apenas a estação de trabalho conectada a ele. No entanto, essa configuração também é a solução mais cara.

uma aplicação de missão crítica pode exigir o mais alto nível de tolerância a falhas. Isso pode ser conseguido conectando a estação de trabalho a dois módulos LAN no hub com links separados. O máximo em tolerância a falhas pode ser alcançado conectando um desses links a um hub diferente. Nesse arranjo, um transceptor é usado para dividir os links do computador host do aplicativo, permitindo que cada link se conecte a um módulo diferente no hub ou a um hub diferente. Em cada caso, a topologia física muda, mas a topologia lógica permanece a mesma.

Última Palavra

Com a introdução de equipamentos de comutação em redes locais, agora é possível ajustar a topologia de menores subseções da rede de uma organização. Os planejadores de rede podem fornecer as vantagens de uma topologia em relação à outra para atender às necessidades específicas de indivíduos, grupos de trabalho ou departamentos.