Rede de Computadores - Introdução, Tipo e Topologia

Definição e Conceito de Rede de Computadores
 
Uma rede de informática consiste num conjunto de vários computadores e outros dispositivos tais como impressoras, acesso à internet, servidores de ficheiros, digitalizadores, sistemas de backup, etc...
Estes computadores e dispositivos conseguem comunicar uns com os outros por meios eletrônicos. A ligação física que permite esta comunicação pode ser através de cabos (cabeamento estruturado) ou "wirelless", através de ondas.
A fig. 1 mostra uma rede de computadores, enaltecendo os suas vantagens e benefícios:

 
Fig. 1 - Vantagens e benefícios da utilização duma rede de computadores

As áreas em que se fazem sentir os benefícios e as vantagens da utilização dum ambiente de trabalho em rede são os seguintes:
- Partilha de informação sobre várias formas
- Partilha de equipamentos de hardware: Impressoras, servidores de ficheiros, unidades de backup, etc...
- Permitem também uma gestão e manutenção centralizada de todos os equipamentos da rede
- Aumenta a segurança de todo o ambiente de trabalho informático através da uniformização do controle de informação que circula na rede. Concretamente permite ter um Firewall que protege toda a rede e um software antivírus que também vigia e protege todos os computadores ligados a rede.
- Permite a partilha de acesso à Internet, ascendendo todos os computadores rede à Internet através de um único computador que serve de Gateway. Para tal é utilizado um programa denominado "Proxy", que permite a partilha de serviços de Internet por todos os computadores da rede. Tal é mostrado na fig. 2.


Fig. 2 - Rede de computadores com partilha de acesso à Internet e protocolo TCP/IP 

Tipos de Rede
Existem essencialmente dois tipos de redes:

1 - Redes "Peer - to- Peer"
Este tipo de redes, mostrada na figura 1, não tem nenhum computador dedicado só a ser um Servidor de Ficheiros ou FileServer, não existe qualquer hierarquia entre os computadores.

Fig. 1 - Rede "Peer to Peer" 

Este tipo de rede é indicado para ambientes até 10 utilizadores, é chamada também um "Workgroup". Não existe administrador responsável, a segurança da rede é da responsabilidade de cada computador, que partilha as directorias que muito bem entende.
Os vários utilizadores partilham os recursos que tenham a sua partilha definida, por exemplo drives e directorias de alguns computadores, impressoras, unidades de backup, acesso à internet, etc.
Este tipo de rede é mais usada a nível doméstico, em casa ou em pequenos escritórios onde as permissões e previlégios de acesso a determinada informação e recursos não são um factor importante importante. 



2 - Redes "Client - Server "
Este tipo de rede tem uma filosofia diferente da anterior, os utilizadores têm um computador denominado "Workstation", ou estação de trabalho, têm normalmente um disco rígido local, mas o local fisíco principal onde se devem guardar os ficheiros são os chamados "FileServer", ou servidores de ficheiros.
Estes são computadores normalmente com grande performance e com muito grande capacidade de armazenamento de dados. Os serviços comuns como impressoras, unidades de backup, acessos à Internet, etc, são também partilhados entre todos os utilizadores.
Este tipo de rede é mostrado na fig. 2:

Fig. 2 - Rede tipo Client-Server 

Este tipo de rede é essencialmente utilizada em empresas, pois permite não só uma definição de permissão de acessos e previlégios de rede (*) como também um crescimento da rede mais organizado, investindo essencialmente nos recursos comuns que vão beneficiar toda a organização.
È também possível dividir cada recurso comum por vários servidores de modo a não sobrecarregar tanto um computador, e obter melhor desempenho em cada um desses servidores. Por exemplo podem ser usados 4 servidores:
-- 1 File Server ( Servidor de ficheiros onde cada utilizador tem uma área de disco para guardar os seus ficheiros)
-- 1 Mail Server (Onde é feita a distribuição e encaminhamento de correio electrónico por entre os vários utilizadores)
-- 1 AntiVirus Server (Encarregue de eliminar todos os vírus em todos os computadores da rede)
-- 1 Proxy Server para acesso à Internet
(*) As estruturas de dados que permitem a definição de acessos a recursos e serviços de rede, implicam, a existência duma base de dados de utilizadores onde são definidos todos esses detalhes. Concretamente no sistema opartivo Windows NT Server é utilizado um "Domínio de utilizadores", e a partir do sistgema Windows 2000 Server é utilizada uma "Active Directory". 



5.2.2. Topologias de Rede
Antes de falarmos em topologias de rede convém definir a abrangência geográfica das redes, que tem em consideração qual a distância física a que se encontram os vários utilizadores duma rede . Assim se uma rede apenas está implementada fisicamente num local, por exemplo o escritório duma empresa, diz-se que se trata duma LAN - Local Área Network, ou rede local, tal como mostra a fig. 3: 

Fig. 3 - LAN - Local Area Network 

Diz-se que temos uma LAN, quando tivermos apenas dois computadores ligados num escritório ou vários computadores ligados entre si, mas em edíficios próximos fisícamente.
Por outro lado se tivermos vários computadores duma empresa interligados, mas geográficamente muito distantes, por exemplo um escritório em Nova York, outro em Londres e outro em Kuala Lampur, ou seja dois ou mais locais fisícamente muito distantes, dizemos então que temos uma WAN - Wide Area Network, tal como é mostrada na fig. 4: 

Fig. 4 - WAN - Wide Area Network 

É claro que uma WAN, pode ser composta de várias LAN, e a WAN mais universal e conhecida é a própria Internet. 



TOPOLOGIAS DE REDE 

A topologia duma rede consiste no arranjo de computadores, cabos e outros componentes numa rede.
No fundo é o mapa físico da implementação duma rede.
O tipo de topologia utilizada numa rede vai condicionar as capacidades de desempenho dos componentes hardware duma rede, o seu modo de gestão, e as possibilidades de futura expensão da rede.

A topologia pode ser considerada em duas vertentes:
-- Lógica : Descreve como o fluxo de dados é encaminhado através dos componentes físicos da rede.
-- Física : Descreve como são ligados físicamente os vários componentes duma rede.

Existem essencialmente cinco topologias de rede:
 

1ª BUS (BARRAMENTO)- Os computadores são todos ligados a um único cabo que é o meio de comunicação partilhado por todos os computadores da rede. 

Fig. 5 - Rede em topologia "Bus"

Neste tipo de BUS todos os pacotes são transmitidos a todos os PCs na rede, no entanto só são recebidos pelo que conresponder ao endereço do destinatário que vai na mensagem. Devido ao modo como os sinais eléctricos são transmitidos ao logo da linha, nos extremos do BUS se não estiver ligada uma placa dum computador, é necessário colocar um dispositivo denominado "terminador", para equilibrar a impedância na linha.
Se houver uma interrupção do cabo em algum local toda a comunicação fica interrompida, pois a linha fica desiquilibrada em termos de impedância.
A performance das transmissões e do desempenho da rede, é afectada pelo número de computadores que estão ligados ao BUS, pois começam a registar-se muitas tentativas frustadas de comunicação através do BUS, que depois vão constituir um aumento de ruído no BUS. 



2ª STAR (ESTRELA) - Os computadores são todos ligados a segmentos de cabo a partir dum ponto central, hub ou switch. 

Fig. 6 - Rede em topologia "Star"

Numa topologia "Star" todos os computadores são ligados directamente através dum cabo (ou wireless) a um componente central do tipo switch ou hub.
Um Hub ou um switch é no fundo a "ficha tripla" das redes, são os nós de ligação da rede que interligam os vários computadores e componentes da rede.
Nesta topologia os sinais são transmitidos dum computador para todos os outros atarvés dos nós de ligação da rede (hubs ou switchs). Só recebe a mensagem, claro o computador a quem ela se destina, ou seja que tem o endereço especificado no campo "address" da mensagem.
Em larga escala, várias LANs são ligadas em topologia "Star", tal é o aspecto com que ficam as redes de computadores de várias empresas ligadas através de Gateways à Internet.
Uma vantagem da topologia "Star", é o facto de se um computador (ou o cabo que liga a ele) falhar, apenas esse computador fica desligado da rede, continuando os restantes dispositivos a funcionar normalmente.
A desvantagem desta rede, é se por acaso um dos nós de ligação da rede (hubs ou switchs) falhar, então todos os dispositivos ligados a esses nós ficam desligados da rede. 



3ª RING (ANEL)- Os vários computadores estão ligados a um cabo que forma um anel em torno dum ponto central.

Fig. 7 - Rede em topologia "Ring" ou Anel 

A topologia "Ring" ou anel os vários computadores são ligados a um simples cabo circular. Assim não existem dispositivos "terminadores". O sinal percorre o anel num determinado sentido de computador em computador.
Por vezes são ligadas várias redes entre si através duma topologia em anel utilizando cabos coaxiais ou de fibra óptica.
A vantagem é que numa topologia em anel cada computador retransmite e regenera o sinal de computador em computador, preservando assim a potência do sinal.
"PASSAGEM DO TOKEN"
Este método de transmissão de informação através do anel é chamado de "Token Passing". Um Token é uma série especial de bits que circula na rede. De cada vez que o "Token" chega a um computador, é esse computador que tem o "Token", logo é esse mesmo computador que neste instante pode transmitir informação para a rede.
Cada rede só tem um "Token ", o que garante que não há colisão de dados ao longo da rede, sendo esta uma das vantagens deste tipo de topologia.
Mas este facto é também uma desvantagem, pois assim apenas um computador de cada vez pode transmitir dados, o que torna o processo de transmissão na rede bastante lento. 



4ª MESH (MALHA)- Cada computador da ree é ligado a cada outro computador da rede por um cabo, obtendo-se assim uma malha redundante. A forma resultante das várias ligações é aleatória, dependendo do nº de computadores existentes.

Fig. 8 - Rede em topologia "Mesh"

Esta redundância de malhas garante que se uma das ligações falhar, toda a rede continua a funcionar, porque redirecciona o tráfego por outros caminhos, sendo esta a sua grande vantagem.
A desvantagem é ser uma arquitectura muito cara, pois exige muitos cabos e fica muito complicada para um grande número de computadores.


5ª HYBRID (HÍBRIDA)- Consiste no uso conjunto de duas ou mais topologias das indicadas anteriormente.
Duas topologias hibrídas típicas são: "Star-Bus" e "Star-Ring", apresentadas de seguida:

A Topologia "Star-Bus" é mostrada na figura 9:

Fig. 9 - Rede em topologia "Star-Bus"
 
Esta é situação mais comum, ligam-se vários computadores e componentes a um dos nós de ligação da rede (hubs ou switchs), tal como se mostra num exemplo concreto de rede em protocolo TCP/IP, mostrada na fig. 10:
Fig. 10 - Exemplo concreto e real de rede em topologia "Star-Bus", utilizando o protocolo TCP/IP
Tem a a vantagem de se um computador falhar, não afectar o funcionamento dos restantes componentes da rede. No entanto se um dos nós de ligação da rede (hubs ou switchs) falhar, todos os dispositivos ligados a esse nó ficam sem funcionar.

Pronto! Pronto!
Até mais...

Fonte: Cinel