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A topologia de rede está no centro da construção de uma rede com ou sem fio funcional. Para um desempenho ideal, os dispositivos em rede são organizados em topologias específicas que protegem o fluxo efetivo de dados entre eles. Conhecer os principais tipos de topologia de rede é essencial para entender ou construir redes. Neste artigo, 7 tipos de topologia de rede são explicados com exemplos.
O que é topologia de rede?
Topologia de rede é como os computadores, antenas, sensores e outros dispositivos participantes são organizados e interagem em uma rede. Vários tipos de topologia podem ser usados para organizar e direcionar o fluxo de dados nas redes.
A seleção da topologia mais apropriada é uma parte crítica do projeto de rede e leva em consideração:
O tipo de dispositivos na rede (por exemplo, computadores, antenas, telefones, sensores)A aplicação de redeRede esperada taxa de transferência e capacidade As tecnologias usadas para conectar dispositivosGerenciamento e demandas de manutençãoCusto
Os 7 tipos de topologia de rede
Estas são as topologias de rede predominantes. Eles podem ser com ou sem fio e são usados em telecomunicações, TI e qualquer outro arranjo prático de nós onde os dados fluem ou são trocados:
1. Topologia de rede ponto a ponto
Este é o tipo mais básico de conexão de rede e pode ser usado como um bloco de construção para as topologias de rede mais complexas abaixo.
O que é um ponto-rede ponto a ponto?
Uma conexão de rede ponto a ponto é uma única ligação com ou sem fio que conecta dois computadores, dispositivos ou nós. Há uma troca de dados uni ou bidirecional entre os dois pontos e o fluxo de dados pode ser protegido contra interferência.
Dependendo da largura de banda disponível, um link ponto a ponto pode trocar grandes quantidades de dados com conectividade de alta velocidade e alto rendimento.
Características de uma conexão ponto a ponto
Em uma conexão ponto a ponto:
Existem apenas dois dispositivos participantesOs dados podem fluir uni ou bidirecionalNão há hub de rede ou controladorOs dados trocados não precisam ser especificamente gerenciados ou empacotados
Prós e contras de uma conexão ponto a ponto
Prós de uma conexão ponto a ponto:
Conexão rápida e confiável, capaz de fornecer um link de dados de alta velocidade.Instalação simples e barata em distâncias curtas.Longas distâncias podem ser cobertas com um link sem fio.Conexões ponto a ponto podem conectar vários dispositivos para formar outras topologias de rede.
Desvantagens de uma conexão ponto a ponto:
A interferência ou ataque da conexão afeta ambos os dispositivos. Os dados são compartilhados apenas entre dois dispositivos.
Exemplos de topologia de rede ponto a ponto
Uma aplicação bem-sucedida de topologia de rede ponto a ponto é o uso de links sem fio para conectividade doméstica de banda larga. Em locais onde a conectividade de internet por cabo ou fibra não está disponível, as empresas de internet sem fio podem configurar um link sem fio que forneça troca de dados em alta velocidade entre o backhaul de uma empresa de internet e uma residência doméstica remota ou rural.
2. Topologia de rede em estrela
Em uma rede em estrela, cada nó é conectado individualmente a um hub ou switch central.
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A rede em estrela é uma das topologias de rede originais e mais comuns. Tornou-se difundido através do uso em redes locais ARCNET e Ethernet.
O que é uma rede em estrela?
Uma rede em estrela é um arranjo de nós conectados, onde cada nó participante é individual e diretamente conectado a um hub ou switch central. Representado graficamente, parece uma estrela ou os raios de uma roda.
O hub é o controlador da rede e o principal canal para a troca de dados. Os dados não podem ser trocados entre nós, tudo deve passar pelo hub que direciona o fluxo de informações. As redes em estrela podem ser com ou sem fio.
Características de uma rede em estrela
Em uma rede em estrela:
Todas as conexões (com ou sem fio) terminam em um ponto central. As redes em estrela podem ser dimensionadas conectando ou desconectando nós do hub central. Qualquer perda de conectividade com o hub afeta apenas um nó individual em vez de toda a rede.
Prós e contras das redes em estrela
Os prós das redes em estrela incluem:
Uma falha na conexão em um nó não causa tempo de inatividade em toda a rede. Os dispositivos podem ser conectados e desconectados sem a necessidade de tempo de inatividade. Grandes redes podem ser suportadas neste arranjo com controle centralizado.
Os contras das redes em estrela incluem:
O hub é a parte mais vulnerável da rede. Se falhar, toda a rede ficará inativa.
Exemplo de topologia de rede em estrela
As redes ZigBee para gerenciamento doméstico inteligente dependem de um único controlador ao qual os dispositivos se conectam individualmente para monitoramento e controle.
3. Topologia de rede de barramento
A topologia de barramento continua a ser usada pela Ethernet.
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A topologia de barramento ou linha está intimamente associada ao desenvolvimento da Ethernet em 1972 por Robert Metcalfe. A Ethernet continua sendo uma das principais tecnologias de rede que utilizam essa topologia.
O que é uma rede de barramento?
Um barramento (ou rede de linha) é uma topologia de rede em que todos os dispositivos participantes da rede são conectados a um comprimento linear comum de cabo, conhecido como um ônibus. O cabo geralmente é um cabo de rede RJ-45 ou coaxial e forma um backbone ou tronco para a rede.
Existem dois tipos de topologia de barramento:
Topologia de barramento linear com todos os nós conectados a um comprimento de ponta a ponta do caboTopologia de barramento distribuído, onde os nós são conectados a um cabo ramificado que possui vários pontos finais.
Em redes de barramento, o tráfego de rede se move ao longo do backbone linear, que pode formar um backhaul de internet com fio. Cada nó em uma rede de barramento é chamado de estação, com todas as estações recebendo o tráfego da rede e tendo a mesma prioridade de transmissão. Para evitar colisões, a rede usa uma tecnologia de controle de acesso como acesso múltiplo com detecção de operadora (CSMA).
Características de uma topologia de barramento
Em uma rede de barramento:
Os dispositivos são conectados linearmente ao longo de um ou mais cabos. As extremidades do cabo devem ser cuidadosamente terminadas com absorvedores de sinal para evitar a reflexão do sinal. Cabos de barramento não terminados ecoam, produzindo um fenômeno de interferência chamado toque.
Prós e contras das redes de barramento
Os prós das redes de barramento incluem:
Baixo custoTopologia eficiente para redes pequenas e contidasFácil de adicionar ou remover dispositivosMenos cabeamento necessário A perda de um nó não afeta os outros nós da rede
Os contras das redes de barramento incluem:
Danos no cabo do backbone derrubam toda a rede. Como todos os dispositivos estão usando um único conexão de cabo, a resolução de problemas torna-se difícil. Essas redes escalam mal e podem se tornar lentas se o tráfego de rede for alto. Como todos os dispositivos compartilham o barramento, se um único nó for infectado ou hackeado, todos os nós poderão ser comprometidos.
Exemplo de topologia de rede de barramento
As formas anteriores de rede Ethernet (décadas de 1970 e 80) usavam arquitetura de rede de barramento. Não é predominante hoje, exceto para redes que fazem interface com sistemas legados.
4. Topologia de rede em anel
Em uma topologia em anel, todos os nós são conectados em um anel.
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A topologia de rede em anel é outra das topologias LAN anteriores que foram introduzidas pela IBM em 1984.
O que é uma rede em anel?
Uma rede em anel consiste em nós conectados em uma formação de anel, com cada nó conectado a dois outros nós. Uma rede em anel forma um único caminho contínuo para o fluxo de dados, que passa por cada nó sequencialmente.
O fluxo de dados em redes em anel pode ser uni ou bidirecional. Os fluxos de dados unidirecionais podem ser no sentido horário ou anti-horário. Implantações práticas de redes em anel podem usar o anel como um backbone de alta velocidade e usar um hub ou concentrador para direcionar a rede.
Características de uma rede em anel
Em uma rede em anel:
Os dispositivos são conectados em um anel no nível lógico. Os pacotes de dados são manipulados por cada nó na rede.Links entre nós podem ser uni ou bidirecionais.Redes em anel podem ser fortalecidas e protegidas contra falhas usando um anel de backup (rede de anel duplo). O anel secundário pode ser de rotação contrária (rede C-ring).
Prós e contras das redes de barramento
Os prós das redes em anel incluem:
A rede não é monopolizada por nenhum nó único. Os nós têm acesso equitativo à transmissão e recebimento de dados. Pode lidar com cargas de rede mais pesadas do que uma rede de ônibus. A instalação e a configuração são fáceis. A conectividade ponto a ponto entre cada nó participante facilita a identificação e o reparo de falhas.
As desvantagens das redes em anel incluem:
Danos ao backbone da rede em anel desligarão toda a rede.As redes em anel não escalam bem e ficam mais lentas se houver tráfego de rede excessivo.Um único nó hackeado ou infectado pode comprometer toda a rede.Ajuste de redes em anel geralmente requer tempo de inatividade para toda a rede.
Exemplos de topologia de rede em anel
As redes IBM Token Ring (IEEE 802.5) são o exemplo mais conhecido de redes em anel. O recurso é um quadro proprietário de três bytes chamado token que é trocado pelos dispositivos participantes da rede.
Outros exemplos de redes de anel incluem:
A rede de sistemas de telefonia PSTN Sistema de sinalização nº 7 redes SONETFiber Distributed Data Interface (FDDI)
5. Topologia de rede mesh
Em uma topologia de malha, vários nós estão todos interconectados.
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As redes de malha foram desenvolvidas pelo setor de defesa na década de 1980. Sua adoção mais ampla foi adiada por causa de seu alto custo e complexidade. A adoção de redes mesh tem aumentado constantemente desde o final da década de 1990.
O que é uma rede mesh?
As redes mesh consistem em vários nós que estão todos interconectados. Os links entre nós individuais são não hierárquicos, bidirecionais e dinâmicos, permitindo que os dados se espalhem por toda a rede e os nós enviem e recebam dados de nós aos quais não estão diretamente conectados.
Essas redes podem ser com ou sem fio. As redes mesh sem fio também são conhecidas como redes ad hoc sem fio. As redes mesh podem ser parciais, com menos interconexões entre dispositivos e um controlador, ou completas, com todos os dispositivos na conexão de rede.
As redes mesh são resilientes porque a rede não depende de nenhum nó único. Embora as redes de malha muitas vezes tenham um controlador, elas são capazes de auto-organização e autoconfiguração.
Características de uma rede em malha
Em uma rede em malha:
Os nós não são hierárquicosOs dados podem ser roteados pela rede de várias maneirasTopologia em malha tem a aparência de uma rede de pesca, devido à interligação dos dispositivos participantes.
Prós e contras das redes mesh
Os prós das redes mesh incluem:
Altamente escalável e robustoNovos nós podem ser adicionados e configurados sem perturbar o restante da redeFalha ou o comprometimento de um nó não desliga toda a rede As ligações ponto a ponto entre os nós individuais são resilientes
As desvantagens das redes em malha incluem:
Arquitetura de rede complexa Custo mais alto em comparação com as mais antigas e topologias de rede legadas Redes em malha cabeadas são extremamente caras devido à quantidade de cabos necessária para fazer as conexões. A implementação pode ser complicada.
Exemplos de topologia de rede mesh
A tecnologia de rede mesh entrou no mercado de consumo com a introdução do Wi-Fi mesh. Em vez de depender de um único roteador em um local fixo na propriedade, o mesh Wi-Fi consiste em vários nós interconectados, trocando dados sem fio em grandes edifícios ou campi.
6. Topologia de rede em árvore
Com a topologia em árvore, os nós subseqüentes são conectados hierarquicamente a partir de um nó raiz.
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A topologia de rede em árvore foi desenvolvida em 1971 por Rudolf Bayer e Ed McCreight no Boeing Labs. Essa topologia de rede também é conhecida como árvore B e topologia de barramento e estrela.
O que é uma rede de árvore?
As redes de árvore têm uma topologia que possui um nó raiz com nós subsequentes conectados em uma hierarquia. O nó raiz ou’pai’geralmente é um controlador que retransmite dados por várias gerações de nós’filhos’. Um arranjo alternativo tem várias topologias em estrela conectadas a um único barramento, levando ao nome de topologia Star Bus.
Características de uma rede em árvore
Em uma rede em árvore:
Os nós são organizados em uma topologia hierárquicaOs dados são roteados pela rede a partir de um primário , nó pai ou controlador As redes em estrela contidas podem ser organizadas ao longo de um cabo de rede de barramento tipo ramificado
Prós e contras das redes de árvore
Os prós das redes de árvore incluem:
Resiliência da rede – se um nó falhar, o resto da rede pode continuar funcionando. Facilmente dimensionado Detecção direta de errosEquipes de TI pode gerenciar e manter essas redes
Os contras das redes de árvores incluem:
As redes de árvores com fio exigem muitos cabos A perda do hub ou nó de controle derruba toda a rede
Exemplo de topologia de rede em árvore
Árvores B usadas em programação de computadores, sistemas de arquivos e bancos de dados são um exemplo dessa topologia.
7. Topologia de rede híbrida
A topologia de rede híbrida cria uma nova estrutura de rede combinando pelo menos duas topologias de rede distintas.
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A topologia híbrida é a mais variada dessas topologias de rede e pode incluir elementos das topologias descritas acima.
O que é uma rede híbrida?
Uma rede híbrida combina pelo menos duas topologias de rede distintas para criar uma nova estrutura de rede. O desenvolvimento de redes híbridas é creditado ao trabalho de Wittie et al que desenvolveu o hipercubo de expansão de barramento.
Os tipos de rede híbrida incluem:
Redes em anel em estrela são compostas por várias redes em estrela dispostas em um anel. Redes hipermalhadas são onde um barramento conecta cada nó a todos os outros nós na rede.Redes em forma de floco de neve com várias redes em estrela dispostas em uma estrela!As redes em estrela hierárquicas são compostas por redes em estrela dispostas em uma hierarquia.
Uma exceção é o uso de uma rede de árvore em uma combinação, pois qualquer rede que inclua uma rede de árvore é uma rede de árvore.
Características de uma rede híbrida
Em uma rede híbrida:
Várias topologias de rede são combinadas para criar uma rede com robustez, utilidade e desempenho máximos.
Prós e contras de redes híbridas
Os prós de redes híbridas incluem:
Um alto grau de personalização é possívelOs pontos fortes de tipos de rede individuais podem ser maximizados e os pontos fracos escalabilidade simplificada e alta flexibilidadeA menos que um nó individual seja um controlador, a rede é resiliente contra o tempo de inatividade
Os contras das redes híbridas incluem:
Alto custoDesenvolvimento e implementação complexos
Exemplo de rede híbrida topologia
Redes celulares de quinta geração ou 5G têm uma topologia de rede híbrida. Isso ocorre porque a tecnologia 5G RAN não é convencional e usa várias tecnologias de telecomunicações, incluindo células pequenas, redes de antenas distribuídas e acesso à rede de código aberto para obter sua cobertura e desempenho.
Conclusão
A maioria das redes é organizada usando essas topologias convencionais para garantir que funcionem com competência e permaneçam resilientes. O projeto de rede bem-sucedido usará esses 7 tipos de topologia de rede como base, fazendo alterações e adaptações, direcionadas pelos requisitos do mundo real da rede.
Tipos de topologia de rede explicados-com exemplos Perguntas frequentes (frequentemente Perguntas feitas)
O que é uma rede local?
Uma rede local ou LAN conecta dispositivos dentro de uma pequena área. Dispositivos como computadores, impressoras e TVs são conectados em um único local físico.
O que é uma rede de longa distância?
A arquitetura de rede descreve o design de uma rede, incluindo os componentes físicos da rede e como eles são organizados.
O que é um nó?
Os nós são pontos de comunicação, pontos de redistribuição ou terminais em uma rede. Eles fazem o trabalho de transmitir, receber ou usar dados na rede.
Qual é a camada física de uma rede?
A camada física de uma rede é a primeira camada da rede no modelo OSI de 7 camadas de redes de computadores. Ele se preocupa com a forma como os dispositivos na rede estão conectados fisicamente, incluindo a topologia da rede.
O que é arquitetura de rede?
A arquitetura de rede descreve o design de uma rede, incluindo os componentes físicos da rede e como eles são organizados.