LAN, WAN e topologias de rede

Tipos de Rede: LANs e WANs

Redes de computadores podem ser classificados em dois grandes grupos de acordo com seu tamanho e função, LANs e WANs.

LAN (Local Area Network)

Uma LAN é a unidade fundamental de qualquer rede de computadores. Pode abranger desde um ambiente com apenas dois computadores conectados até centenas de computadores e periféricos que se espalham por vários andares de um prédio. Uma LAN está confinada a uma área geográfica limitada.

WAN (Wide Area Network)

Uma WAN é feita da interconexão de duas ou mais LANs, podendo essas LANs estarem localizadas em prédios diferentes separados por uma rua, ou estarem localizadas em vários países ao redor do mundo. Diferentemente da LAN ela não está limitada a uma área geográfica.

Topologias de rede

O termo topologia ou mais especificamente topologia da rede, diz respeito ao layout físico da rede, ou seja, como computadores, cabos e outros componentes estão ligados na rede. Topologia é o termo padrão que muitos profissionais usam quando se referem ao design básico da rede.

A escolha de uma determinada topologia terá impacto nos seguintes fatores:
» Tipo de equipamento de rede necessário;
» Capacidades do equipamento;
» Crescimento da rede;
» Forma como a rede será gerenciada.

Antes que computadores possam compartilhar recursos e executar qualquer tarefa de comunicação, eles devem estar conectados, e cabos são utilizados para fazer essa conexão entre eles. Porém conectar os computadores por meio de cabos não é tão simples assim. Existem vários tipos de cabos que combinados com diversas placas de rede e outros componentes necessitam de vários tipos de arranjos.
Para trabalhar bem uma topologia deve levar em conta o planejamento. Não somente o tipo de cabo deverá ser levado em consideração, mas também, a forma como ele será passado através de pisos, tetos e paredes.

A topologia pode determinar como os computadores se comunicam na rede. Diferentes topologias necessitam de diferentes métodos de comunicação e esses métodos tem grande influência na rede.

As topologias padrão são as seguintes:
» Barramento;
» Estrela;
» Anel;
» Malha.

Barramento

Nesta topologia os computadores são ligados em série por meio de um único cabo coaxial. Esse cabo também é chamado de segmento. É a mais rudimentar de todas as topologias e já caiu em desuso.

Comunicação na Topologia de Barramento

Dados enviados do computador A para o computador B, são recebidos por todos, mas somente o computador B processa esses dados, os demais rejeitam.

Somente um computador por vez pode transmitir dados. Aumentar o número de computadores impactará na performance da rede, porque teremos mais computadores compartilhando o meio e esperando para colocar dados no barramento. Quando um computador transmite dados ele consequentemente estará utilizando o meio e nenhum outro computador poderá fazer o mesmo, até que o meio esteja novamente disponível. Os computadores ficam constantemente monitorando o meio para saber se ele está livre ou não.

Existem outros fatores que poderão afetar a performance:
» Capacidade do hardware dos computadores da rede;
» Tipos de aplicação utilizada na rede;
» Tipo de cabo utilizado;
» Distância entre os computadores na rede.

Terminadores (normalmente de 50 ohms) são usados em ambas as extremidades do cabo para evitar que haja reflexão do sinal transmitido. Sem eles o sinal seria refletido e o meio estaria constantemente ocupado, ou seja, nenhuma estação conseguiria transmitir dados.

Interrupção na comunicação

Embora seja de fácil implementação essa topologia tem um inconveniente, se houver uma ruptura no cabo em um determinado ponto, ou houver algum conector em curto ou ainda, um terminador apresentar qualquer tipo de problema, toda a rede para. Nenhum computador conseguirá se comunicar com qualquer outro enquanto a falha não for sanada.

Expansão da rede

À medida que a rede cresce, o barramento pode ser expandido através das seguintes formas:
» Um conector BNC fêmea, que serve para unir dois segmentos de cabo pode ser utilizado. Mas conectores enfraquecem o sinal e devem ser usados de forma criteriosa. É preferível ter um único cabo continuo do que vários segmentos ligados por conectores. Um segmento teoricamente, pode se estender até 385 metros;

» A medida que o sinal viaja pelo cabo, ele tem a sua amplitude reduzida, repetidores são usados para aumentar o nível do sinal. Um repetidor é preferível em comparação ao conector BNC.

Estrela

Nessa topologia não há mais um único segmento ligando todos os computadores na rede. Eles estão ligados por meio de vários cabos a um único dispositivo de comunicação central, que pode ser um hub ou um switch. Este dispositivo possui várias portas onde os computadores são ligados individualmente, e é para onde converge todo o tráfego. Quando uma estação A deseja se comunicar com uma estação B, esta comunicação não é feita diretamente, mas é intermediada pelo dispositivo central, que replica para o destino, novamente somente a estação B processa os dados enviados, as demais descartam.

Hubs e switches intermediam esta comunicação entre as estações de formas diferentes. Por exemplo, se um hub replica todo o tráfego que recebe para todas as suas portas, o mesmo não ocorre com o switch. A grande vantagem da topologia estrela em relação a de barramento, é que agora uma falha no cabo não paralisará toda a rede.

Somente aquele segmento onde está a falha será afetado. Por outro lado, a rede poderá ser paralisada se houver uma falha no dispositivo central. Os cabos utilizados se assemelham aos cabos utilizados na telefonia, porém com maior quantidade de pares. São cabos par-trançados. Possuem conectores nas extremidades chamados de RJ-45.

Anel

Nessa topologia, as estações estão conectadas por um único cabo como na de barramento, porém na forma de circulo. Portanto não há extremidades. O sinal viaja em loop por toda a rede e cada estação pode ter um repetidor para amplificar o sinal. A falha em um computador impactará a rede inteira. Diferentemente das duas topologias descritas anteriormente, uma estação que deseja transmitir não compete com as demais. Ela tem autorização para fazê-lo. Existe um token que é como se fosse um cartão de autorização que circula na rede. Quando uma estação quer transmitir ele pega o token. Enquanto ela estiver de posse do token, nenhuma outra pode realizar qualquer transmissão. Quando a estação termina a transmissão, ela cria um outro token e o libera na rede para ser utilizado por outra estação.

Malha

Nessa topologia os computadores são ligados uns aos outros por vários segmentos de cabos. Essa configuração oferece redundância e confiabilidade. Se um dos cabos falhar, o tráfego fluirá por outro cabo. Porém essas redes possuem instalação dispendiosa, devido ao uso de grande quantidade de cabeamento.

Estrela-Barramento

É uma combinação das topologias barramento e estrela. Nessa topologia várias redes estrelas são conectadas entre si através de um barramento, ou seja, os hubs estão ligados de forma serial. Se um computador falhar a rede não será impactada por essa falha. Se um hub falhar, os computadores ligados a esse hub serão incapazes de se comunicar e de se comunicar com o restante da rede. Se o hub estiver ligado a outro hub, a comunicação entre os dois também será afetada.

Estrela-Anel

Essa topologia é similar a anterior. Ambas as topologias possuem um hub central que contém o anel ou o barramento.

Selecionando uma topologia

Existem muitos fatores que devem ser levados em consideração quando da escolha de qual tecnologia melhor se adequa às necessidades de uma organização. A seguir temos um resumo com as vantagens e desvantagens de cada topologia.

Barramento
Vantagens: uso do cabo é econômico; mídia é barata e fácil de trabalhar e instalar; simples e relativamente confiável; fácil expansão.
Desvantagens: rede pode ficar extremamente lenta em situações de tráfego pesado; problemas são difíceis de serem isolados; falha no cabo paralisa a rede inteira.

Estrela
Vantagens: modificação e adição de novos computadores é simples; gerenciamento centralizado; falha de um computador não afeta restante da rede.

Desvantagem: uma falha no dispositivo central paralisa a rede inteira.


Anel
Vantagens: todos os computadores acessam a rede igualmente; performance não é impactada com o aumento de usuários.
Desvantagens: falha de um computador pode afetar o restante da rede; problemas são difíceis de serem isolados.

Malha
Vantagens: maior redundância e confiabilidade; facilidade de diagnóstico.
Desvantagem: instalação dispendiosa.

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