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Escola Secundária Avelar Brotero

Tecnologias

Topologias de rede

– Introdução– Topologias de rede

• 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?


A topologia de uma rede irá, muitas vezes, caracterizar o seu tipo, eficiência e velocidade

A topologia de uma rede de comunicação refere-se 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


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


• 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 : MeshQuanto às redes alargadas (WAN), não é habitual termos uma topologia única bem definida, uma vez que podemos ter diferentes redes interligadas.

Topologias de rede : MeshPor 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.


• 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


• 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)


• 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


• 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


• 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

• 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)


• 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


• 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


• 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


• 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


• 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


• 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


• 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.


• 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.


• 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).


• 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.


• 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.


• O método de acesso ao meio fisíco de transmissão é conhecido como Token-Passing (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.


• 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


• 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.


• 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.


• 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.

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