Aula 04 - 21-08-2023

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CIÊNCIAS DE REDES I
Professor: Vinícius Portilho Pereira
TOPOLOGIA LÓGICA
Professor: Vinícius Portilho Pereira
Classificação de Redes de Computadores
 Topologia Lógica
Ethernet:
A topologia lógica Ethernet em redes de computadores refere-se à maneira como os dispositivos em uma rede Ethernet se comunicam entre si, seguindo um protocolo de acesso ao meio compartilhado. A Ethernet é uma tecnologia de rede amplamente usada que define a forma como os dados são transmitidos e recebidos em uma rede local (LAN). 
Autor: Robert Metcalfe, co-inventor da Ethernet.
Classificação de Redes de Computadores
Características da Topologia Ethernet: 
Acesso Compartilhado ao Meio: Na topologia lógica Ethernet, todos os dispositivos compartilham o mesmo meio de transmissão, o que significa que eles competem pelo acesso para transmitir dados.
Protocolo CSMA/CD: A Ethernet utiliza o protocolo "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection" (CSMA/CD), no qual os dispositivos escutam o meio para detectar se está livre antes de transmitir. Se ocorrer uma colisão (quando dois dispositivos tentam transmitir ao mesmo tempo), eles detectam a colisão e aguardam um período aleatório antes de tentar novamente.
Taxa de Transmissão Variável: A topologia lógica Ethernet permite taxas de transmissão variáveis, onde os dispositivos podem transmitir em velocidades diferentes, dependendo das capacidades de seus adaptadores de rede.
Topologias físicas: barra e estrela.
Classificação de Redes de Computadores
Vantagens da Topologia Lógica Ethernet:
Simplicidade: O protocolo CSMA/CD é relativamente simples, o que facilita a implementação e o gerenciamento da rede.
Flexibilidade: A Ethernet suporta diversos tipos de mídia de transmissão, como cabo coaxial, fibra óptica e cabos de par trançado.
Escalabilidade: A topologia lógica Ethernet é escalável para redes de diferentes tamanhos, desde pequenas redes locais até redes corporativas complexas.
Desvantagens da Topologia Lógica Ethernet:
Colisões de Dados: A topologia lógica Ethernet pode sofrer com colisões de dados, especialmente em redes congestionadas, o que pode afetar o desempenho.
Latência Variável: Devido às colisões e ao acesso compartilhado, a latência na transmissão de dados pode variar.
Classificação de Redes de Computadores
Exemplos de Aplicações da Topologia Ethernet: 
Redes Locais (LANs): A topologia lógica Ethernet é frequentemente usada em redes locais de escritórios, escolas e residências, onde os dispositivos compartilham o mesmo meio de transmissão para se comunicar.
Ambientes Empresariais: Empresas de todos os tamanhos podem usar a topologia lógica Ethernet para criar redes eficientes e escaláveis.
Data Centers: Muitos data centers utilizam tecnologias Ethernet para conectar servidores e dispositivos de armazenamento, aproveitando a flexibilidade e a escalabilidade.
Classificação de Redes de Computadores
 Antes de transmitir dados a estação irá “ouvir” o cabo. Se perceber que nenhuma estação está transmitindo, enviará seu quadro, caso contrário, esperará até que o cabo esteja livre.
Classificação de Redes de Computadores
Caso duas estações ouçam o cabo ao mesmo tempo, ambas perceberão que o cabo está livre e acabarão enviando seus quadros ao mesmo tempo. Teremos então uma colisão de dados.
Classificação de Redes de Computadores
Sendo avisadas de que a colisão ocorreu, as duas placas que enviaram ao mesmo tem po pacotes, esperarão um número aleatório de milissegundos (ms) antes de tentarem transmitir novamente.
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Veja que apesar de não causarem perda ou corrupção de dados, as colisões causam uma grande perda de tempo, resultando na diminuição do desempenho da rede;
Quanto maior for o número de estações, maior será a quantidade de colisões e menor será o desempenho da rede;
Quanto maior for o cabo (isso tanto para cabos coaxial ou par-trançado) ou a distância entre os meios de transmissão, mais fraco chegará o sinal e será mais difícil para a placa de rede escutar o cabo antes de enviar seus quadros, sendo maior a possibilidade de erro.
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 Topologia Lógica
Token Ring :
Tipo de arranjo em que os dispositivos são conectados formando um circuito fechado em formato de anel. Nessa topologia, os dados são transmitidos de um dispositivo para o próximo em uma sequência ordenada, e o acesso à rede é controlado por meio de um sinal especial chamado "token." Apenas o dispositivo que possui o token tem permissão para transmitir dados.
Autor: IBM (International Business Machines Corporation) foi uma das principais empresas envolvidas no desenvolvimento da topologia Token Ring.
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Características da Topologia Token Ring: 
Apenas uma máquina pode enviar quadros de cada vez (a máquina que tiver o quadro token);
Transmissão Ordenada: Os dados circulam em uma sequência ordenada, passando de dispositivo para dispositivo até atingirem o destino.
Mais eficiente quando há um grande volume de dados, por evitar colisões;
São quase imunes a colisões de quadros;
Topologia física: anel
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Vantagens da Topologia Token Ring:
Redução de Colisões: O uso do protocolo de token elimina colisões de dados, melhorando a eficiência da rede.
Latência Previsível: A topologia Token Ring oferece latência mais previsível devido ao controle estrito do acesso ao meio.
Menor Conflito de Sinais: A ausência de colisões de dados reduz a probabilidade de conflitos de sinais e problemas de transmissão.
Desvantagens da Topologia Token Ring:
Complexidade de Implementação: A implementação e a manutenção da topologia Token Ring podem ser mais complexas do que outras topologias, como a estrela.
Baixa Escalabilidade: Adicionar ou remover dispositivos em um anel pode ser mais complicado, especialmente em comparação com topologias mais flexíveis.
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Um quadro (a literatura normalmente escreve pacote mas o correto é quadro) especial, chamado quadro de token circula pela rede, sendo transmitido de estação para estação. Quando uma estação precisa transmitir dados, ela espera até que o quadro de token chegue e, em seguida, começa a transmitir seus dados.
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Tipos de Comunicação de Dados Associados as topologias físicas 
A seguir temos os 3 tipos de comunicação de dados (ou tipos de linhas de transmissão) associados as topologias físicas.
SIMPLEX: 
Uma linha, que só recebe ou só transmite. 
Único sentido de transmissão, sentido horário. 
Uma transmissão por vez. 
Topologia anel.
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Tipos de Comunicação de Dados Associados as topologias físicas 
HALF DUPLEX
Uma linha, que pode ora transmitir, ora receber.
Nos dois sentidos de transmissão. 
Todavia, uma transmissão por vez. 
Topologia barra.
DUPLEX ( ou FULL DUPLEX)
Duas linhas, transmitindo e recebendo simultaneamente.
Topologia estrela
Bibliografia
Kurose, J.F. and Ross, K. W.; “Redes de Computadores e a Internet – 6ª Edição”, AddisonWesley, 2014.
2. Tanenbaum, A. S., “Redes de Computadores – 5ª Edição”, Editora Campus, 2011