Componentes e Topologias de Redes

Aula 2: Componentes e Topologias de Redes
Bem-vindo à segunda aula do nosso curso de redes. Nesta sessão, exploraremos os componentes fundamentais das redes de computadores e as diferentes topologias que determinam como estes elementos se interligam.
Exercícios
Quiz Prático – Cisco Packet Tracer (em grupo)
Instruções gerais
Grupos de até 4 alunos.
Usar Cisco Packet Tracer (versão do laboratório).
Salvar cada atividade como: Q1.pkt, Q2_Estrela.pkt, Q3_Anel.pkt, Q4_MalhaParcial.pkt, Q5_Hibrida.pkt.
Em cada arquivo, criar uma nota (Notepad do PT ou Sticky) com: nomes do grupo, IPs usados e prints do ping (ou guardar no “Simulation”).
Q1) Identificação de Componentes de Rede
Objetivo: montar um miniambiente e identificar a função de cada componente.
Passo a passo
Inserir dispositivos
Em End Devices, arraste: PC0 e Laptop0 (ou Printer0).
Em Switches, arraste: 2960 (ex.: Switch0).
Em Routers, arraste: 2911 (ex.: R1).
Cabeamento
PC/Laptop ↔ Switch: cabo Copper Straight-Through.
Switch ↔ Router (GigaEthernet): Copper Straight-Through.
(Se usar Auto funciona, mas registre o tipo escolhido.)
Endereçamento (LAN 192.168.1.0/24)
PC0 → Desktop > IP Configuration
IP: 192.168.1.10 | Mask: 255.255.255.0 | Gateway: 192.168.1.1
Laptop0 → IP: 192.168.1.11 | Mask: 255.255.255.0 | Gateway: 192.168.1.1
R1 (interface para LAN):
CLI do R1: 
enable
conf t
interface g0/0
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
 no shutdown
end
wr
Teste
Em PC0 (Desktop > Command Prompt): ping 192.168.1.11
Em PC0: ping 192.168.1.1
Registrar resultados (print).
Entregável: Q1.pkt + nota com função de cada dispositivo (host, intermediário, gateway).
Q2) Topologia Estrela (LAN única)
Objetivo: montar topologia estrela com 4 PCs e 1 switch.
Passo a passo
Inserir
Switch0 (2960) e PC0…PC3.
Cabeamento
PCx ↔ Switch0: Copper Straight-Through.
Endereçamento (192.168.10.0/24)
PC0: IP 192.168.10.10 / Mask 255.255.255.0
PC1: IP 192.168.10.11 / Mask 255.255.255.0
PC2: IP 192.168.10.12 / Mask 255.255.255.0
PC3: IP 192.168.10.13 / Mask 255.255.255.0
Sem gateway (tudo na mesma LAN).
Teste
PC0 → ping 192.168.10.11 e ping 192.168.10.12.
Desconecte 1 cabo de um PC e teste novamente para observar impacto.
Anotem
Vantagem: fácil de manter; falha em um cabo afeta só 1 PC.
Desvantagem: ponto único de falha no switch.
Entregável: Q2_Estrela.pkt + nota com pings e V/D.
Q3) Topologia Anel (simulada com 4 switches + STP)
Objetivo: observar comportamento de laço de camada 2 e STP.
Passo a passo
Inserir
Switch0…Switch3 (2960) em círculo.
PC0…PC3 (um PC em cada switch).
Cabeamento
Switch↔Switch: Copper Crossover (ou Auto).
PC↔Switch: Copper Straight-Through.
Endereçamento (192.168.20.0/24)
PC0: 192.168.20.10
PC1: 192.168.20.11
PC2: 192.168.20.12
PC3: 192.168.20.13
Mask: 255.255.255.0 | Sem gateway.
Aguardar STP
Dê ~30–50s para convergência. Um link ficará bloqueado (STP).
Teste
PC0 → ping 192.168.20.12.
Remova um dos links entre switches e teste novamente.
Observem: com um link a menos, o STP libera o caminho antes bloqueado.
Anotem
Por que o anel cria loop?
O que o STP faz?
Como a redundância melhora a disponibilidade?
Entregável: Q3_Anel.pkt + nota com observações sobre STP e prints.
Q4) Topologia Malha Parcial (3 roteadores + 2 PCs por LAN)
Objetivo: criar 3 LANs ligadas por 3 roteadores em malha parcial e habilitar roteamento (RIP v2).
Esquema recomendado
LAN1 (R1): 192.168.1.0/24 (gateway 192.168.1.1)
LAN2 (R2): 192.168.2.0/24 (gateway 192.168.2.1)
LAN3 (R3): 192.168.3.0/24 (gateway 192.168.3.1)
Enlaces roteador-roteador (/30):
R1–R2: 10.0.12.0/30 (R1=10.0.12.1, R2=10.0.12.2)
R1–R3: 10.0.13.0/30 (R1=10.0.13.1, R3=10.0.13.2)
R2–R3: 10.0.23.0/30 (R2=10.0.23.1, R3=10.0.23.2)
Passo a passo
Inserir
R1, R2, R3 (ex.: 2911), Switch1…3, PC0…PC5 (2 PCs por LAN).
Cabeamento
PC ↔ Switch: Straight-Through.
Switch ↔ Roteador (Gi): Straight-Through.
Roteador ↔ Roteador: Serial (com WIC-2T) ou Gigabit (se modelo permitir).
Para simplificar, use Gigabit se disponível; senão, adicione Serial WIC e cabos DCE/DTE.
Configurar IP nos PCs
LAN1:
PC0 → IP 192.168.1.10 / Mask 255.255.255.0 / GW 192.168.1.1
PC1 → IP 192.168.1.11 / Mask 255.255.255.0 / GW 192.168.1.1
LAN2:
PC2 → 192.168.2.10 … GW 192.168.2.1
PC3 → 192.168.2.11 … GW 192.168.2.1
LAN3:
PC4 → 192.168.3.10 … GW 192.168.3.1
PC5 → 192.168.3.11 … GW 192.168.3.1
Configurar IP nos Roteadores (Gigabit)
R1 
enable
conf t
interface g0/0      ! LAN1
 ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
 no shutdown
interface g0/1      ! p/ R2
 ip address 10.0.12.1 255.255.255.252
 no shutdown
interface g0/2      ! p/ R3
 ip address 10.0.13.1 255.255.255.252
 no shutdown
end
wr
R2 
enable
conf t
interface g0/0      ! LAN2
 ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
 no shutdown
interface g0/1      ! p/ R1
 ip address 10.0.12.2 255.255.255.252
 no shutdown
interface g0/2      ! p/ R3
 ip address 10.0.23.1 255.255.255.252
 no shutdown
end
wr
R3 
enable
conf t
interface g0/0      ! LAN3
 ip address 192.168.3.1 255.255.255.0
 no shutdown
interface g0/1      ! p/ R1
 ip address 10.0.13.2 255.255.255.252
 no shutdown
interface g0/2      ! p/ R2
 ip address 10.0.23.2 255.255.255.252
 no shutdown
end
wr
Habilitar Roteamento (RIP v2)
R1 
conf t
router rip
 version 2
 no auto-summary
 network 192.168.1.0
 network 10.0.0.0
end
wr
R2 
conf t
router rip
 version 2
 no auto-summary
 network 192.168.2.0
 network 10.0.0.0
end
wr
R3 
conf t
router rip
 version 2
 no auto-summary
 network 192.168.3.0
 network 10.0.0.0
end
wr
Teste de conectividade
PC0 → ping 192.168.2.10 e ping 192.168.3.10.
PC3 → ping 192.168.1.10.
Em cada roteador: show ip route (ver rotas RIP).
Anotem
Como a malha parcial oferece caminhos alternativos entre redes?
O que acontece se um enlace entre roteadores cair?
Entregável: Q4_MalhaParcial.pkt + nota com pings e show ip route.
Exercício resolvido com interface gráfica
Abaixo estão os passos enxutos para você implementar pela interface gráfica do Packet Tracer, primeiro com rotas estáticas e depois com RIP v2.
Como fica a topologia
Enlaces presentes: R1–R2 (10.0.12.0/30) e R2–R3 (10.0.23.0/30)
Enlace ausente: R1–R3 (10.0.13.0/30) → não usar
LANs:
LAN1 (R1 g0/0): 192.168.1.0/24 (GW 192.168.1.1)
LAN2 (R2 g0/0): 192.168.2.0/24 (GW 192.168.2.1)
LAN3 (R3 g0/0): 192.168.3.0/24 (GW 192.168.3.1)
1) Endereços nas interfaces (GUI)
Router > Config > Interfaces
R1
g0/0 = 192.168.1.1 / 255.255.255.0 (LAN1)
g0/1 = 10.0.12.1 / 255.255.255.252 (link com R2)
Não configurar nada para R1–R3 (sem cabo)
R2
g0/0 = 192.168.2.1 / 255.255.255.0 (LAN2)
g0/1 = 10.0.12.2 / 255.255.255.252 (com R1)
g0/2 = 10.0.23.1 / 255.255.255.252 (com R3)
R3
g0/0 = 192.168.3.1 / 255.255.255.0 (LAN3)
g0/2 = 10.0.23.2 / 255.255.255.252 (com R2)
(Se usar Serial, lembre do Clock Rate no lado DCE.)
2) PCs (GUI)
PC > Desktop > IP Configuration (Static)
LAN1: 192.168.1.10/24 e 192.168.1.11/24, GW 192.168.1.1
LAN2: 192.168.2.10/24 e 192.168.2.11/24, GW 192.168.2.1
LAN3: 192.168.3.10/24 e 192.168.3.11/24, GW 192.168.3.1
Caminho 1 — Rotas Estáticas
Router > Config > Routing > Static
R1
To: 192.168.2.0 Mask 255.255.255.0 Next Hop 10.0.12.2
To: 192.168.3.0 Mask 255.255.255.0 Next Hop 10.0.12.2
R2
To: 192.168.1.0 Mask 255.255.255.0 Next Hop 10.0.12.1
To: 192.168.3.0 Mask 255.255.255.0 Next Hop 10.0.23.2
R3
To: 192.168.1.0 Mask 255.255.255.0 Next Hop 10.0.23.1
To: 192.168.2.0 Mask 255.255.255.0 Next Hop 10.0.23.1
Teste:
PC0 → ping 192.168.2.10 e ping 192.168.3.10
PC3 → ping 192.168.1.10
(Opcional CLI) show ip route em cada roteador: verá rotas com S (Static)
Observação: Como não existe o enlace R1–R3, todo tráfego entre eles passa pelo R2 (2 saltos).
Caminho 2 — RIP v2 (dinâmico)
Antes de habilitar RIP, remova as rotas estáticas (mesma tela, Remove), senão elas terão prioridade.
Garanta RIP v2 e desative a sumarização automática:
GUI: marque Version 2 e desmarque Auto-Summary.
(CLI equivalente) 
router rip
 version 2
 no auto-summary
Router > Config > Routing > RIP
R1: adicionar redes conectadas
192.168.1.0
10.0.12.0
R2: adicionar
192.168.2.0
10.0.12.0
10.0.23.0
R3: adicionar
192.168.3.0
10.0.23.0
Teste: aguarde alguns segundos, depois pings entre PCs.
(Opcional CLI) show ip route (rotas com R), show ip protocols.
O que você ganha (e perde) com essa solução
Vantagens
Topologia mais simples (menos cabo/porta).
Menos custo e menos pontos de falha físicos.
Em RIP, a rede se adapta se uma das rotas mudar (dentro dos limites do protocolo).
Limitações
Sem caminho direto R1–R3: tudo passa por R2 (maior latência e dependência do R2).
Se o enlace R1–R2 cair, R1 perde acesso a R3; se R2–R3 cair, R3 perde acesso a R1 (não há rota alternativa).
Dicas de verificação rápida (GUI)
Port Status das interfaces: ON (verde).
Máscara dos enlaces /30 = 255.255.255.252 (muito comum errar aqui).
Teste por etapas:
PC0 → ping 192.168.1.1 (gateway local)
R1 → ping 10.0.12.2 (vizinho R2)
R2 → ping 10.0.23.2 (vizinho R3)
PC0 → ping 192.168.2.10 e 192.168.3.10
Q5) Topologia Híbrida (acesso em estrela + núcleo redundante)
Objetivo: combinar estrela na borda (acesso) com núcleo redundante (dois switches core ou três roteadores), mostrando escalabilidade e disponibilidade.
Passo a passo (versão com switches core + uma VLAN única para simplificar)
Inserir
Core: SwitchCore1, SwitchCore2 (2960).
Acesso: SwitchA, SwitchB (2960).
Hosts: PC0…PC5 (distribua 3 em cada switch de acesso).
Cabeamento
Core redundante: SwitchCore1 ↔ SwitchCore2 (Crossover/Auto).
Acesso ↔ Core: SwitchA ↔ ambos os Core e SwitchB ↔ ambos os Core (Crossover/Auto).
PCs ↔ Acesso: Straight-Through.
(Isto cria redundância; o STP escolherá o caminho ativo.)
Endereçamento (192.168.50.0/24)
Todos os PCs na mesma sub-rede (sem gateway).
Ex.: PC0= .10, PC1= .11, PC2= .12 … PC5= .15.
Teste
Pingar entre PCs de switches diferentes (ex.: PC0 → PC4).
Remover temporariamente um link do acesso para observar a reconvergência STP e manutenção da conectividade.
(Opcional: versão com 2 roteadores core e duas sub-redes)
Coloque RCore1 e RCore2, crie duas VLANs (ou duas LANs em switches independentes) e configure roteamento entre VLANs via roteadores (ou SVI se usar switch L3).
Testes com ping entre sub-redes.
Anotem
Por que a topologia híbrida é comum em empresas?
Onde está a redundância e como isso impacta manutenção/expansão?
Entregável: Q5_Hibrida.pkt + nota com pings e observações.
Introdução à Arquitetura de Redes
Uma rede de computadores é um conjunto de dispositivos interligados que partilham recursos e informações entre si. O fluxo de dados numa rede segue regras específicas, permitindo que as informações viajem de forma organizada do emissor ao receptor.
A organização adequada das redes visa maximizar a eficiência da comunicação, garantir a segurança dos dados e otimizar o uso dos recursos disponíveis.
Importância da Estruturação das Redes
Uma rede bem estruturada garante comunicação eficiente e segura entre os dispositivos, minimizando atrasos e vulnerabilidades. A estruturação adequada permite estabelecer políticas de segurança mais robustas e identificar rapidamente potenciais problemas.
Além disso, a centralização de recursos como impressoras, servidores de arquivos e conexões com a internet permite reduzir custos e simplificar a gestão, tornando a infraestrutura mais sustentável e econômica para organizações de todos os tamanhos.
Visão Geral dos Componentes Fundamentais
Equipamentos Físicos
Hardware como routers, switches, cabos, servidores e estações de trabalho que formam a infraestrutura tangível da rede.
Elementos Lógicos
Sistemas operativos, protocolos, serviços e aplicações que controlam o funcionamento da rede e permitem a comunicação entre dispositivos.
Estes elementos são interdependentes—o melhor hardware não funciona sem o software adequado, e vice-versa. A compreensão desta relação é fundamental para a criação de redes eficientes.
Dispositivos Finais numa Rede
Computadores e Laptops
Estações de trabalho utilizadas pelos utilizadores finais para aceder e processar informações através da rede.
Servidores
Computadores potentes que fornecem serviços centralizados como armazenamento de ficheiros, email e aplicações empresariais.
Dispositivos Partilhados
Impressoras, scanners e outros equipamentos que podem ser acedidos por múltiplos utilizadores através da rede.
Equipamentos de Interconexão
Switches
Conectam dispositivos dentro da mesma rede, encaminhando dados apenas para o destinatário específico, reduzindo colisões e aumentando a eficiência.
Hubs
Equipamentos básicos que simplesmente replicam os dados recebidos para todas as portas. Menos eficientes e raramente usados em redes modernas.
Access Points
Permitem a conexão de dispositivos wireless à rede cablada, expandindo o alcance e flexibilidade da infraestrutura.
Adaptadores e Placas de Rede
O que são NICs?
As placas de interface de rede (Network Interface Cards) são componentes de hardware que permitem a conexão física entre um dispositivo e a rede. Cada NIC possui um endereço MAC único, que funciona como o "bilhete de identidade" do dispositivo na rede.
Tipos de Adaptadores
Placas Ethernet (RJ45)
Adaptadores Wi-Fi
Adaptadores USB para rede
Placas de rede integradas
Modems e Conversores de Sinal
Os modems (modulador-demodulador) são dispositivos essenciais que convertem sinais digitais dos computadores em sinais analógicos que podem viajar através das linhas telefónicas ou de cabo, e vice-versa.
Sinal Digital
Utilizado pelos dispositivos de rede para processar dados (sequências de 0s e 1s)
Conversão
O modem transforma sinais digitais em analógicos e vice-versa
Sinal Analógico
Transmitido através das infraestruturas de telecomunicações para acesso à internet
Saiba Mais
Modems e Conversores de Sinal
Os modems (do inglês Modulator-Demodulator) são dispositivos responsáveis por permitir a comunicação entre computadores e a infraestrutura física da rede (como linhas telefônicas, cabos coaxiais ou fibras ópticas). Eles atuam como tradutores de sinais, garantindo que dados digitais possam viajar por meios de transmissão que, muitas vezes, só transportam sinais analógicos.
1. Sinal Digital
É o formato de dados que os computadores utilizam internamente.
Representado por sequências de bits (0s e 1s).
Ideal para processamento e armazenamento, mas não se propaga de forma eficiente em longas distâncias por cabos convencionais de voz ou TV.
2. Conversão
O modem realiza dois processos:
Modulação: converte o sinal digital em sinal analógico para que possa ser transmitido pela infraestrutura existente (ex.: linha telefônica ou cabo coaxial).
Demodulação: converte o sinal analógico recebido de volta para digital, para que o computador possa processá-lo.
Esse processo é contínuo, permitindo envio e recebimento de dados simultaneamente (em modems modernos, via full-duplex).
3. Sinal Analógico
É um sinal contínuo, com variações de frequência, amplitude ou fase.
Adequado para transmissão por cabos de telecomunicações tradicionais (como linhas telefônicas de cobre ou redes de TV a cabo).
O modem transforma essas variações em dados compreensíveis para o computador.
💡 Resumo prático:
Computador → Modem → Rede: o modem pega dados digitais, modula em sinal analógico e envia pela rede.
Rede → Modem → Computador: o modem recebe o sinal analógico, demodula para digital e entrega ao computador.
Meios de Transmissão: Fiar e Sem Fios
Cabo de Par Trançado
Comum em redes locais, oferece boa velocidade a custo acessível. Categorias como Cat5e, Cat6 e Cat7 oferecem diferentes níveis de desempenho.
Fibra Óptica
Utiliza luz para transmitir dados, oferecendo velocidades extremamente altas e imunidade a interferências electromagnéticas.
Wireless
Tecnologias como Wi-Fi e Bluetooth permitem conexões sem fios, oferecendo mobilidade e flexibilidade na instalação.
Protocolos de Comunicação
Os protocolos de rede são conjuntos de regras que permitem que dispositivos diferentes comuniquem entre si de forma padronizada. Sem estes "idiomas" comuns, a comunicação em rede seria impossível.
1
TCP/IP
Conjunto de protocolos que forma a base da internet, definindo como os dados são transmitidos, endereçados e encaminhados.
2
HTTP/HTTPS
Protocolos para transferência de páginas web, sendo o HTTPS a versão segura que utiliza encriptação.
3
DHCP, DNS, FTP
Protocolos para atribuição de endereços IP, resolução de nomes de domínios e transferência de ficheiros, respectivamente.
Saiba Mais
Protocolos de Comunicação
Os protocolos de rede são conjuntos de regras e padrões que definem como os dispositivos trocam informações em uma rede. Eles especificam:
O formato dos dados (como eles são organizados).
O método de envio e recepção.
As etapas que devem ser seguidas para que a comunicação ocorra corretamente.
💡 Analogia: Imagine que dois países diferentes que falam idiomas distintos precisam conversar. Sem um idioma comum ou tradutor (o protocolo), a comunicação não acontece.
Principais Protocolos
1. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
É a espinha dorsal da Internet e de praticamente todas as redes modernas.
IP: define como os pacotes de dados são endereçados e encaminhados de um ponto a outro na rede.
TCP: garante que os pacotes cheguem completos, na ordem correta e sem erros.
Divide os dados em pacotes, envia, verifica erros e reagrupa na chegada.
2. HTTP / HTTPS (HyperText Transfer Protocol / Secure)
HTTP: usado para transferir páginas web e outros recursos pela Internet.
HTTPS: mesma função do HTTP, mas com criptografia SSL/TLS, garantindo:
Confidencialidade (ninguém pode ler os dados trocados).
Integridade (dados não são alterados no caminho).
Autenticação (confirma que o site é legítimo).
3. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
Automatiza a atribuição de endereços IP e outras configurações de rede para dispositivos.
Evita que você tenha que configurar IP manualmente.
Exemplo: quando você conecta seu notebook ao Wi-Fi, o DHCP fornece automaticamente um IP válido.
4. DNS (Domain Name System)
É como uma “agenda telefônica” da Internet.
Converte nomes de domínio (ex.: google.com) em endereços IP que os computadores usam para localizar servidores.
5. FTP (File Transfer Protocol)
Usado para transferir arquivos entre computadores pela rede.
Pode funcionar com ou sem criptografia (a versão segura é o FTPS ou SFTP).
✅ Resumo visual do papel de cada protocolo:
TCP/IP: Estrutura básica de comunicação.
HTTP/HTTPS: Transferência de conteúdo web.
DHCP: Entrega automática de endereços IP.
DNS: Tradução de nomes para IPs.
FTP: Envio e recebimento de arquivos.
Equipamentos de Segurança
Firewalls
Dispositivos de segurança que monitorizam e controlam o tráfego de rede com base em regras predefinidas. Podem ser implementados como hardware dedicado ou como software nos próprios dispositivos.
Filtram tráfego malicioso
Protegem contra acessos não autorizados
Registam tentativas de intrusão
Outros Dispositivos de Segurança
IDS/IPS (Sistemas de Detecção/Prevenção de Intrusões)
VPN Concentrators (para conexões seguras remotas)
NAC (Controlo de Acesso à Rede)
Proxies (intermediários que filtram e protegem o tráfego)
Software de Rede
Sistemas Operativos de Rede
Software especializado como Windows Server, Linux ou FreeBSD que gerem recursos de rede, permissões e serviços centralizados.
Ferramentas de Monitorização
Aplicações que permitem visualizar o desempenho da rede, detectar falhas e optimizar a utilização dos recursos disponíveis.
Software de Segurança
Programas de antivírus, anti-malware e outras soluções que protegem a integridade e confidencialidade dos dados na rede.
Conceito de Topologia de Rede
A topologia de rede refere-se ao arranjo físico ou lógico dos componentes numa rede. Define como os dispositivos estão interligados e como os dados fluem entre eles.
A escolha da topologia adequada impacta directamente aspectos como:
Desempenho e velocidade da rede
Resistência a falhas
Custo de implementação
Facilidade de expansão
Complexidade de gestão
Topologia Estrela: Conceito
Na topologia em estrela, todos os dispositivos da rede estão ligados directamente a um ponto central, tipicamente um switch ou hub. Cada dispositivo possui uma conexão dedicada ao equipamento central.
Esta configuração é atualmente a mais comum em redes locais (LANs) corporativas e domésticas devido à sua eficiência e simplicidade de implementação.
Dispositivo Central
Switch ou hub que gerencia todas as conexões
Estações
Computadores e outros dispositivos finais
Conexões
Ligações dedicadas entre cada dispositivo e o centro
Vantagens da Topologia em Estrela
Gestão Simplificada
O ponto central facilita a monitorização, administração e detecção de problemas na rede. Adicionar, remover ou solucionar dispositivos pode ser feito sem interrupção do funcionamento geral.
Isolamento de Falhas
Quando um cabo ou dispositivo falha, apenas essa conexão específica é afectada. Os restantes dispositivos continuam a funcionar normalmente, minimizando o impacto de problemas isolados.
Expansibilidade
Novos dispositivos podem ser adicionados facilmente, bastando conectá-los ao ponto central, desde que existam portas disponíveis.
Limitações da Topologia Estrela
Ponto Único de Falha
A principal desvantagem da topologia em estrela é a dependência do dispositivo central. Se o switch ou hub central falhar, toda a rede fica comprometida, pois todas as comunicações passam por este equipamento.
Custo de Infraestrutura
Esta topologia requer mais cabos que algumas alternativas, aumentando o custo de implementação em áreas grandes. Também necessita de equipamentos centrais de qualidade, que podem representar um investimento significativo.
Limitações de escalabilidade também podem surgir quando o número de portas no dispositivo central é excedido, exigindo switches adicionais ou equipamentos mais robustos.
Exemplo Prático da Estrela
A topologia em estrela é frequentemente utilizada em ambientes de escritório e empresariais. Imagine um escritório com 20 computadores, 2 impressoras em rede e um servidor de ficheiros.
Todos estes dispositivos conectam-se a um switch central, geralmente localizado numa sala de servidores ou armário de telecomunicações. Cada estação de trabalho possui um cabo dedicado que vai desde o computador até este switch.
Esta configuração permite que o departamento de TI identifique facilmente problemas de conexão, adicione novos utilizadores ou realize manutenção sem interromper toda a rede.
Topologia Anel: Conceito
Na topologia em anel, cada dispositivo conecta-se a exactamente dois outros dispositivos, formando um círculo fechado. Os dados circulam em uma direção específica (unidirecional) ao redor do anel, passando por cada dispositivo até chegar ao destino.
Estação 1
Estação 2
Servidor
Impressora
Base de Dados
Em algumas implementações mais avançadas, existem anéis duplos para redundância, permitindo fluxo de dados em direções opostas.
Vantagens do Anel
Gestão de Tráfego Ordenada
A topologia em anel proporciona um fluxo de dados organizado e previsível. Nas redes Token Ring, por exemplo, um "token" virtual circula pela rede, e apenas o dispositivo que possui o token pode transmitir dados, eliminando colisões.
Distribuição Igualitária
Todos os dispositivos têm acesso equitativo à rede. Não existe prioridade baseada na proximidade a um ponto central, como pode ocorrer em outras topologias, resultando em tempos de resposta mais consistentes durante períodos de tráfego intenso.
Limitações do Anel
Vulnerabilidade a Falhas
Se um único dispositivo ou conexão falhar, toda a rede pode ser interrompida, já que os dados não conseguem contornar o ponto de falha. Anéis duplos podem mitigar este problema, mas aumentam a complexidade.
Complexidade na Manutenção
Adicionar ou remover dispositivos exige que a rede seja temporariamente interrompida, pois a estrutura circular precisa ser quebrada e reconstruída. Isto torna as alterações mais disruptivas.
Latência Potencial
Em redes grandes, os dados podem precisar passar por muitos dispositivos antes de chegar ao destino, potencialmente causando atrasos em comparação com topologias mais directas.
Exemplo Prático do Anel
A tecnologia Token Ring da IBM, popular nas décadas de 1980 e 1990, é o exemplo mais conhecido de implementação da topologia em anel. Nesta rede, um token (símbolo digital) circulava continuamente, e somente o dispositivo que possuía o token podia transmitir dados.
Apesar de suas vantagens em ambientes de alto tráfego e na prevenção de colisões, as redes Token Ring foram largamente substituídas por redes Ethernet (tipicamente usando topologia estrela) devido ao menor custo, maior facilidade de manutenção e velocidades comparáveis ou superiores.
Topologia Barramento: Conceito
Na topologia em barramento, todos os dispositivos da rede conectam-se a um único cabo principal (backbone). Os dados são transmitidos através deste cabo comum e recebidos por todos os dispositivos, mas apenas o destinatário correto processa a informação.
Cabo Principal (Backbone)
Um único cabo coaxial que serve como espinha dorsal da rede
Conectores T
Utilizados para ligar os dispositivos ao cabo principal
Terminadores
Instalados nas extremidades do cabo para absorver sinais e evitar reflexões
Vantagens do Barramento
Simplicidade e Economia
A topologia em barramento é extremamente simples de implementar, utilizando menos cabos que outras topologias. Isto resulta em menor custo de material e instalação, tornando-a acessível para pequenas redes com orçamento limitado.
Facilidade de Instalação
Adicionar um novo dispositivo a uma rede em barramento é relativamente simples, bastando conectá-lo ao cabo principal através de um conector T. Isto não requer equipamentos centrais complexos ou reconfigurações significativas.
Limitações do Barramento
Colisões de Dados
Quando dois dispositivos tentam transmitir simultaneamente, ocorrem colisões que degradam o desempenho. À medida que o número de dispositivos aumenta, o problema agrava-se exponencialmente.
Limitações de Distância
O comprimento máximo do cabo principal é limitado devido à atenuação do sinal, restringindo o alcance geográfico da rede sem o uso de repetidores.
Alta Vulnerabilidade
Uma única falha no cabo principal pode derrubar toda a rede. Identificar o ponto exato da falha pode ser difícil, complicando a manutenção e resolução de problemas.
Exemplo Prático do Barramento
As primeiras redes Ethernet domésticas, conhecidas como 10Base2 ou "Thin Ethernet", utilizavam a topologia em barramento com cabo coaxial. Uma instalação típica dos anos 1990 poderia ter um único cabo coaxial estendendo-se ao longo de uma residência, com computadores conectados através de adaptadores T.
Cada extremidade do cabo precisava de um terminador para evitar reflexões de sinal. Quando um problema ocorria, era necessário testar cada segmento do cabo para localizar a falha, muitas vezes exigindo a desconexão temporária de todos os dispositivos.
Topologia Malha: Conceito
Na topologia em malha, cada dispositivo possui conexões directas com todos ou vários outros dispositivos da rede. Isto cria múltiplos caminhos possíveis para os dados transitarem entre dois pontos quaisquer.
Malha Completa
Cada dispositivo conecta-se directamente a todos os outros, oferecendo máxima redundância, mas com alto custo e complexidade.
Malha Parcial
Apenas alguns dispositivos estratégicos possuem múltiplas conexões, equilibrando redundância e custo.
Vantagens da Topologia em Malha
Alta Tolerância a Falhas
Se uma conexão falhar, os dados podem ser roteados por caminhos alternativos. Esta redundância torna a rede extremamente resiliente, ideal para aplicações críticas onde o tempo de inatividade não é aceitável.
Desempenho Otimizado
Com múltiplos caminhos disponíveis, o tráfego pode ser distribuído para evitar congestionamentos. Algoritmos de roteamento inteligentes podem escolher sempre o caminho mais eficiente entre origem e destino.
Privacidade e Segurança
Conexões ponto-a-ponto dedicadas podem oferecer maior segurança para dados sensíveis, com possibilidade de implementar diferentes políticas em diferentes caminhos.
Limitações da Malha
Custo Elevado
A implementação de uma rede em malha completa requer um número muito grande de conexões. Para n dispositivos, são necessárias n(n-1)/2 conexões, o que torna o custo proibitivo para redes com muitos nós.
Complexidade de Gestão
A configuração, monitorização e manutenção de múltiplas conexões redundantes exige sistemas de gestão avançados e conhecimento especializado. Alterações na rede precisam ser cuidadosamente planeadas.
O espaço físico necessário para todas as conexões também pode ser um desafio, especialmente em instalações com limitações de infraestrutura.
Exemplo Prático de Malha
Os data centers de empresas de tecnologia de grande escala como Google, Amazon e Microsoft utilizam topologias em malha para garantir disponibilidade contínua dos seus serviços. Nestes ambientes, múltiplos switches e routers são interconectados com caminhos redundantes.
Algoritmos de roteamento sofisticados monitorizam constantemente o estado da rede e recalculam os melhores caminhos em caso de falhas ou congestionamento. A redundância é tão robusta que equipamentos inteiros podem falhar ou ser removidos para manutenção sem impacto perceptível nos serviços.
Conclusão e Reflexão
Análise de Requisitos
Avalie as necessidades específicas: orçamento, escala, desempenho, segurança e tolerância a falhas
Selecção de Componentes
Escolha os dispositivos e meios de transmissão mais adequados para a sua rede
Escolha da Topologia
Determine a estrutura ideal considerando as vantagens e limitações de cada topologia
Implementação
Instale e configure a rede seguindo as melhores práticas para a topologia escolhida
A escolha da topologia correcta deve ser guiada pelos objectivos organizacionais, não apenas pelas tendências tecnológicas. Uma rede bem projectada equilibra desempenho, custo, segurança e facilidade de gestão.