thumb|471x471px|Diversas Topologias de Rede / Ti. Topologia de rede é o canal no qual o meio de rede está conectado aos computadores e outros componentes de uma rede de computadores. Essencialmente, é a estrutura topológica da rede, e pode ser descrito física ou logicamente. Há várias formas nas quais se podem organizar a interligação entre cada um dos nós (computadores) da rede. Existem duas categorias básicas de topologias de rede:
Topologia física Topologia lógica
A topologia física é a verdadeira aparência ou layout da rede, enquanto que a lógica descreve o fluxo dos dados através da rede. A topologia física representa como as redes estão conectadas (layout físico) e o meio de conexão dos dispositivos de redes (nós ou nodos). A forma com que os cabos são conectados, e que genericamente chamamos de topologia da rede (física), influencia em diversos pontos considerados críticos, como a flexibilidade, velocidade e segurança.
A topologia lógica refere-se à maneira como os sinais agem sobre os meios de rede, ou a maneira como os dados são transmitidos através da rede a partir de um dispositivo para o outro sem ter em conta a interligação física dos dispositivos. Topologias lógicas são frequentemente associadas à Media Access Control, métodos e protocolos. Topologias lógicas são capazes de serem reconfiguradas dinamicamente por tipos especiais de equipamentos como roteadores e switches.
Ao mapear graficamente esses links, temos como resultado algumas formas geométricas que podem ser usadas para descrever diferentes topologias. Existem prós e contras para cada uma delas, uma vez que diferem na maneira como os dispositivos podem (ou não) se interconectar.
Topologia
A topologia da rede pode ser estudada por meio de oito topologias básicas:
Ponto a ponto
(do inglês par-a-par ou simplesmente ponto-a-ponto, com sigla P2P) é uma arquitetura de redes de computadores onde cada um dos pontos ou nós da rede funciona tanto como cliente quanto como servidor, permitindo compartilhamentos de serviços e dados sem a necessidade de um servidor central. As redes P2P podem ser configuradas em casa, em empresas e ainda na Internet. Todos os pontos da rede devem usar programas compatíveis para ligar-se um ao outro. Uma rede peer-to-peer pode ser usada para compartilhar músicas, vídeos, imagens, dados, enfim qualquer coisa com formato digital.
Vantagens Por conta da simplicidade, as redes ponto a ponto são as alternativas mais populares quando se pensa em instalações residenciais, ou em qualquer outra situação em que você precisa estabelecer uma comunicação rápida entre dois dispositivos.
Desvantagens Apesar da simplicidade, esses modelos não são recomendados para operações maiores e mais robustas. Nesse cenário, a infraestrutura deve escolher entre as topologias anteriores ou a uma variação da ponto a ponto, a topologia em malha.
Barramento
thumb|150px|Topologia em barramento.
Todos os computadores são ligados em um mesmo barramento físico de dados.How Stuff Works, acessado em 21 de outubro de 2010. Apesar de os dados não passarem por dentro de cada um dos nós, apenas uma máquina pode “escrever” no barramento num dado momento. Todas as outras “escutam” e recolhem para si os dados destinados a elas. Quando um computador estiver a transmitir um sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador tentar enviar outro sinal ao mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a transmissão.
Essa topologia, normalmente, utiliza cabos coaxiais SCRIMGER, Rob; LASALLE, Paul; PARIHAR, Mrindula; et al. TCP/IP, a bíblia. Trad. Edson Furmankiewicz. Rio de Janeiro: Elsevier, 2002. Para cada barramento, existe um único cabo que vai de uma ponta a outra. O cabo é seccionado em cada local onde um computador será inserido. Com o seccionamento do cabo formam-se duas pontas e cada uma delas recebe um conector BNC. No computador é colocado um "T" conectado à placa que junta apenas uma ponta. Embora ainda existam algumas instalações de rede que utilizam esse modelo, é uma tecnologia antiga.
Na topologia de barramento, apenas um dos computadores está ligado a um cabo contínuo que é terminado em ambas as extremidades por uma pequena ficha com uma resistência ligada entre a malha e o fio central do cabo (terminadores). A função dos “terminadores” é de adaptarem a linha, isto é, fazerem com que a impedância vista para interior e para o exterior do cabo seja a mesma, senão constata-se que há reflexão do sinal e, consequentemente, perda da comunicação.
Neste tipo de topologia a comunicação é feita por broadcast, isto é, os dados são enviados para o barramento e todos os computadores veem esses dados, no entanto, eles só serão recebidos pelo destinatário.
Vantagens Sem sombra de dúvidas, é uma das estratégias mais económicas e versáteis de todas. O custo de implementação é baixo, assim como a complexidade de organização. Além disso, é uma topologia com manutenção simplificada, permitindo acrescentar novos dispositivos sem grandes planejamentos.
Desvantagens Mas como sempre, a simplicidade cobra seu preço. Por ser uma rede em que o fluxo de dados é unidirecional e, assim como a Anel, é um pouco mais complicado diagnosticar e isolar os problemas na rede. Isso porque todos os dispositivos estão centralizados a um único fluxo.
Além disso, a topologia Barramento sofre com a mesma vulnerabilidade da dependência exclusiva. Enquanto o layout Árvore pode cair com a falha no Hub Central, a Barramento pode ser paralisada caso aconteça uma falha ou dano ao Cabo Central. Para finalizar, o aumento do tráfego interfere diretamente na velocidade da rede.
Anel
Na topologia em anel, os dispositivos são conectados em série, formando um circuito fechado (anel). Os dados são transmitidos unidirecionalmente de nó em nó até atingir o seu destino. Uma mensagem enviada por uma estação passa por outras estações, através das retransmissões, até ser retirada pela estação destino ou pela estação fonte. Os sinais sofrem menos distorção e atenuação no enlace entre as estações, pois há um repetidor em cada estação. Há um atraso de um ou mais bits em cada estação para processamento de dados. Há uma queda na confiabilidade para um grande número de estações. A cada estação inserida, há um aumento de retardo na rede. É possível usar anéis múltiplos para aumentar a confiabilidade e o desempenho.
Vantagens Um dos grandes benefícios da topologia Anel é que ela é bem eficiente na transmissão de dados sem erros. Isso acontece porque apenas uma estação da rede consegue enviar dados por vez, o que diminui a chance de ocorrer uma colisão entre pacotes.
Em grandes redes, a topologia Anel pode utilizar repetidores de sinal, aumentando a confiabilidade da transmissão e evitando a perda de dados. Além disso, o desempenho da rede não é prejudicado pelo aumento do volume de pessoas usuárias.
Desvantagens Apesar de suas vantagens, a disposição em círculo apresenta uma grande vulnerabilidade: a falha de um dispositivo pode prejudicar a estabilidade de toda a rede. Nesse sentido, mesmo que você monitore a condição dos nodes, uma falha ainda pode acontecer em um deles, derrubando a conexão.
Além disso, a topologia Anel não é tão recomendada para operações em crescimento. Afinal de contas, todos os dispositivos estão conectados e consumindo uma mesma banda. Sendo assim, a cada dispositivo adicionado, a rede aumenta o seu delay, justamente pelo maior número de estações pelo quais os dados precisarão passar.
Estrela thumb|150px|Topologia em estrela.
A topologia em estrela é caracterizada por um elemento central que "gerencia" o fluxo de dados da rede, estando diretamente conectado (ponto-a-ponto) a cada nó, daí surgiu a designação "Estrela". As informações trafegam na rede de um host para o outro. Toda informação enviada de um nó para outro é enviada primeiro ao dispositivo que fica no centro da estrela, portanto os dados não passam por todos os hosts. O concentrador encarrega-se de encaminhar o sinal especificamente para as estações solicitadas, economizando tempo. Existem também redes estrela com conexão passiva (similar ao barramento), na qual o elemento central nada mais é do que uma peça mecânica que atrela os "braços" entre si, não interferindo no sinal que flui por todos os nós, da mesma forma que o faria em redes com topologia barramento. Mas este tipo de conexão passiva é mais comum em redes ponto-a-ponto lineares, sendo muito pouco utilizado já que os dispositivos concentradores (HUBs, Multiportas, Pontes e outros) não apresentam um custo tão elevado se levarmos em consideração as vantagens que são oferecidas.
As redes em estrela, que são as mais comuns hoje em dia, utilizam cabos de par trançado e uma switch como ponto central da rede. O hub se encarrega de retransmitir todos os dados para todas as estações, mas com a vantagem de tornar mais fácil a localização dos problemas, já que se um dos cabos, uma das portas do hub ou uma das placas de rede estiver com problemas, apenas o PC ligado ao componente defeituoso ficará fora da rede, ao contrário do que ocorre nas redes 10Base2, onde um mau contato em qualquer um dos conectores derruba a rede inteira.
Vantagens Essa é uma das estratégias mais convenientes do ponto de vista do gerenciamento da rede. A conexão independente de cada node ao Hub Central facilita a identificação de problemas. Além disso, a falha isolada de uma máquina não causa perturbação à rede, já que o fluxo de dados é sempre exclusivo entre o Hub Central e seus respectivos nodes.
Desvantagens Assim como a topologia Barramento, o padrão Estrela também sofre com a vulnerabilidade da dependência exclusiva. Nesse caso, basta o Hub Central cair para que toda a rede perca a conexão. A topologia Árvore também sofre com o mesmo problema, mas conta com um diferencial.
Malha
Na rede mesh ou rede de malha, os dispositivos se conectam diretamente, podendo se comunicar entre si.MACEDO, R. et al. Redes de computadores. 1. ed. Santa Maria, RS: Núcleo de Tecnologia Educacional – NTE, 2018. p. 62 Devido às suas características, essa topologia faz contraste com outros tipos, como a Estrela, em que nesta toda o fluxo de informação gerado deve passar por um dispositivo central, também chamado de nó. Na rede de malha, os dispositivos possuem vários caminhos dentro da rede para que acessem os demais, conferindo maior resistência a falhas, Por esse motivo também é dito que consiste em uma rede do tipo ad-hoc.
Uma rede de infraestrutura é composta de APs (Access point = Ponto de acesso) e clientes, os quais necessariamente devem utilizar aquele AP para trafegarem em uma rede. Uma rede mesh é composta de vários nós/roteadores, que passam a se comportar como uma única e grande rede, possibilitando que o cliente se conecte em qualquer um destes nós. Os nós têm a função de repetidores e cada nó está conectado a um ou mais dos outros nós.
Esta topologia é muito utilizada em várias configurações, em especial redes sem fio, pois diferentemente das redes sem fio tradicionais, que normalmente possuem um AP central e consequentemente estão suscetíveis a falhas relacionadas ao ponto central, nesta os dispositivos possuem diversos caminhos para se comunicarem.
Um problema encontrado é em relação às interfaces de rede, já que para cada segmento de rede seria necessário instalar, em uma mesma estação, um número equivalente de placas de rede. Uma vez que cada estação envia sinais para todas as outras com frequência, a largura da banda de rede não é bem aproveitada. O maior problema nesta topologia é devido à existência de processamento adicional causado pela atribuição da função de roteamento aos nós da rede.MACEDO, R. et al. Redes de computadores. 1. ed. Santa Maria, RS: Núcleo de Tecnologia Educacional – NTE, 2018. p. 64
Vantagens