Fundamentos das Topologias em Estrela e em Barramento

Uma topologia é o formato ou padrão em que os dispositivos de uma rede estão conectados. Ela descreve como os cabos são dispostos e como os dados se deslocam entre as máquinas. A escolha da topologia afeta três aspectos importantes: custo, velocidade e confiabilidade. Nesta lição, você comparará as duas disposições mais antigas e básicas: a estrela e o barramento. Compreendê-las estabelece a base para os projetos mais avançados em anel e malha que você conhecerá a seguir.

Em uma topologia em estrela, cada dispositivo se conecta a um ponto central, geralmente um comutador (um dispositivo que encaminha dados em uma LAN, ou rede local). Nenhum dispositivo se comunica diretamente com outro; todo o tráfego passa pelo centro. Essa é a disposição presente em quase todas as redes residenciais e de escritórios modernas. Cada cabo vai de um único dispositivo até o comutador central, formando uma estrela quando representado em um diagrama.

A topologia em estrela é popular porque é fácil de gerenciar e solucionar problemas. Se um cabo falhar, somente esse dispositivo perderá a conectividade; todos os demais continuarão funcionando. Adicionar um novo dispositivo é simples: basta passar um cabo até uma porta livre do comutador.

• Confiável — um cabo defeituoso não derruba a rede.
• Escalável — adicione dispositivos conectando-os a portas livres.
• Fácil de isolar falhas — os problemas são rastreados até um único enlace.

A estrela tem uma desvantagem evidente: o dispositivo central é um ponto único de falha. Se o comutador perder energia ou quebrar, todos os dispositivos conectados a ele ficarão off-line ao mesmo tempo. A estrela também precisa de mais cabeamento que os projetos antigos, pois cada dispositivo tem seu próprio cabo dedicado até o centro. Apesar desses custos, a confiabilidade e a simplicidade tornam a estrela a escolha padrão atualmente.

Em uma topologia em barramento, todos os dispositivos compartilham um único cabo longo chamado linha principal. Cada dispositivo se conecta a essa única linha. Quando um dispositivo envia dados, o sinal percorre todo o cabo, e todos os dispositivos o recebem, mas somente o destinatário pretendido o mantém. O barramento era comum nas primeiras redes porque usava pouco cabeamento e era barato de construir.

Um barramento precisa de um terminador (um pequeno resistor) em cada extremidade do cabo. Sem terminadores, os sinais voltam pela linha e causam interferência que corrompe os dados. O barramento também dependia de CSMA/CD (acesso múltiplo com detecção de portadora e detecção de colisões) para que os dispositivos compartilhassem o único fio sem transmitirem uns sobre os outros o tempo todo.

A topologia em barramento tem desvantagens sérias que a levaram ao desuso. Como todos os dispositivos compartilham um único cabo, apenas um pode transmitir por vez, portanto o desempenho diminui à medida que você adiciona dispositivos. Pior ainda, uma única ruptura ou um conector frouxo em qualquer ponto da linha principal pode derrubar a rede inteira. Solucionar problemas significa procurar ao longo de todo o cabo até encontrar a falha.

Comparar os dois esclarece por que a estrela substituiu o barramento:

• Cabeamento — o barramento usa uma linha compartilhada; a estrela usa um cabo para cada dispositivo.
• Tolerância a falhas — o barramento faz a rede inteira falhar com uma única ruptura; a estrela isola as falhas.
• Desempenho — o barramento compartilha a largura de banda; os comutadores da estrela fornecem a cada dispositivo um caminho dedicado.
• Custo — o barramento é mais barato em cabeamento, mas muito mais caro em tempo de indisponibilidade.

A principal diferença está em como o meio é compartilhado. Em um barramento, todos os dispositivos competem pelo mesmo cabo, portanto colisões (dois dispositivos transmitindo ao mesmo tempo) são comuns e tornam tudo mais lento. Uma estrela moderna com comutação evita isso: o comutador fornece a cada porta um caminho próprio, sem colisões. Esse é um dos principais motivos pelos quais o projeto com estrela e comutador se tornou o padrão para redes rápidas e confiáveis.

A topologia em estrela está em toda parte: seu roteador residencial, o armário de cabeamento de um escritório e os racks de um data center usam esse modelo. O barramento puro praticamente desapareceu da Ethernet moderna, embora sua ideia ainda exista em alguns sistemas de barramento, como instalações antigas de televisão a cabo e determinados barramentos de controle industrial. Para a prova Network+, lembre-se da estrela como o projeto prático dominante e do barramento como seu antecessor que serve de alerta.

Imagine a estrela como uma roda de bicicleta: o switch é o cubo, e cada raio leva a um dispositivo. Imagine o barramento como um único corredor com portas ao longo dele, onde uma voz que grita preenche todo o espaço. A roda continua funcionando se um raio se partir; o corredor fica em silêncio se ele desabar em qualquer ponto. Essas imagens facilitam lembrar das vantagens e desvantagens sob a pressão da prova.

Teste sua compreensão dos layouts em estrela e em barramento.

Você comparou os dois layouts de rede mais básicos. A estrela conecta cada dispositivo a um switch central, isolando falhas e permitindo expansão com facilidade, mas o switch é um ponto único de falha. O barramento compartilha um único cabo de backbone com terminadores em cada extremidade; é barato, mas qualquer rompimento faz a rede inteira falhar e o desempenho diminui sob carga. A estrela comutada é o padrão atual, enquanto o barramento sobrevive principalmente como exemplo didático. Em seguida, você explorará os designs em anel e em malha.