O que é topologia de rede? Tipos, diagramas e benefícios

A estrutura de qualquer rede tem um impacto direto em seu funcionamento. Considere uma metáfora para uma rede de transporte (estradas, rodovias, ferrovias). Se algum desses links caísse inesperadamente, a capacidade de fornecer alimentos, roupas e mercadorias seria severamente prejudicada para seus "usuários finais" (seus residentes).

Da mesma forma, considerando as redes nos negócios, é seguro dizer que elas são extremamente cruciais.

Os administradores de sistema precisam de ferramentas de gerenciamento de rede para controlar os dispositivos de rede de uma grande organização, e a topologia de rede é uma ferramenta valiosa para essa finalidade. Mas o que é isso? Como funciona a topologia em uma rede? Como as empresas podem aproveitá-lo para um melhor gerenciamento de rede?

Vamos descobrir!

As topologias de rede definem o layout das redes e o posicionamento relativo dos fluxos de tráfego. Usando diagramas de topologia de rede, os administradores podem colocar cada nó com eficiência para uma transmissão de dados bem-sucedida.

A arquitetura da rede afeta significativamente sua capacidade de executar as funções pretendidas, manter a conectividade e evitar interrupções. A pergunta “O que é topologia de rede?” podem ser abordadas com uma compreensão dos dois grupos na topologia de rede.

1. Física: A topologia física da rede refere-se às conexões (fios, cabos, etc.) da construção da rede. A rede física está preocupada com a configuração, manutenção e implantação.
2. Lógico: A topologia de rede lógica é um entendimento abrangente da construção da rede, incluindo quais nós estão conectados e como os dados são transmitidos pela rede. A topologia de uma rede lógica inclui componentes físicos, virtuais e de nuvem.

Segurança de IoT, monitoramento de rede e gerenciamento eficazes exigem uma compreensão sólida da topologia física e lógica de uma rede para garantir que ela seja eficiente e confiável.

Por que a topologia de rede é importante?

O desempenho de uma rede é significativamente afetado por sua topologia. Uma topologia de rede bem escolhida e mantida regularmente melhora as métricas de desempenho, como eficiência energética e taxas de transferência de dados.

Um diagrama de topologia de rede é uma representação visual e uma ferramenta interativa para arquitetura e design de rede. Essas ilustrações são essenciais por vários motivos, mas o mais importante, por sua capacidade de visualizar layouts físicos e lógicos para que os administradores possam identificar as conexões entre os dispositivos durante a solução de problemas.

O tipo de topologia de rede depende da construção da rede. Várias configurações de rede estão disponíveis, cada uma com vantagens e desvantagens; alguns são mais otimizados do que outros sob certas condições.

Tipos de topologia de rede

Construir uma topologia de rede local (LAN) pode fazer ou quebrar um negócio. Seja qual for o escopo e os objetivos da sua rede, você pode escolher entre várias topologias de rede, cada uma com vantagens e desvantagens.

1. Topologia em estrela

A mais comum é a topologia em estrela, na qual cada nó está diretamente conectado a um único hub central via cabo coaxial, de par trançado ou de fibra ótica. Este nó central é um servidor. Ele controla a transmissão de dados e funciona como um repetidor para minimizar a perda de dados. Repetidores são componentes de rede de computadores que regeneram ou amplificam sinais de entrada antes de retransmiti-los.

Prós da topologia em estrela: as topologias em estrela tornam o gerenciamento de uma rede inteira conveniente a partir de um único local. É um projeto de rede robusto e seguro, pois cada nó é conectado individualmente ao hub central; se um falhar, o resto da rede continua operando normalmente. Você também pode adicionar, excluir e modificar dispositivos sem deixar a rede offline.

Contras da topologia em estrela: se o hub central falhar, o restante da rede para de funcionar. As configurações e especificações técnicas do nó central limitam a largura de banda e o desempenho da rede como um todo. Isso torna as topologias em estrela caras para configurar e executar.

2. Topologia em anel

Os nós na topologia em anel são configurados em um círculo (ou anel). Os dados podem se mover pela rede em anel em qualquer direção, pois cada dispositivo tem exatamente dois vizinhos.

Prós da topologia em anel: as topologias em anel geralmente são econômicas e fáceis de configurar. As complexas conexões ponto a ponto entre os nós facilitam a identificação de falhas ou configurações erradas. Além disso, apenas uma estação na rede pode enviar dados por vez. Isso diminui a chance de colisões de pacotes e torna as topologias em anel eficientes em transmissões de dados sem erros.

Contras da topologia em anel: como os dados só podem se mover em uma direção entre os nós em cada anel, é preciso toda a rede se um nó ficar inativo. Além disso, toda a rede deve ser colocada offline se você quiser alterar a forma como ela funciona ou adicionar ou remover nós. E embora isso não seja o fim do mundo, planejar o tempo de inatividade da rede pode ser trabalhoso e caro.

3. Topologia de malha

Uma rede em malha é uma estrutura complexa que compreende conexões ponto a ponto onde os nós se encontram. As redes em malha podem ser completas ou parciais. Em malha parcial, os nós possuem apenas duas ou três conexões, enquanto em uma topologia de malha inteira, todos os nós estão interconectados.

As topologias de malha se parecem com uma teia; eles têm duas maneiras de enviar dados: roteamento e inundação. Quando os dados são roteados, os nós usam a lógica para encontrar o caminho mais curto da origem ao destino. Quando os dados são inundados, as informações são enviadas para todos os nós da rede sem usar a lógica de roteamento.

Prós da topologia de malha: as topologias de malha são confiáveis ​​e estáveis. A rede tem menos probabilidade de falhar devido a todas as conexões de nó. Por exemplo, se um dispositivo cair, ele não pode derrubar toda a rede.

Contras da topologia de malha: as topologias de malha exigem muito trabalho. Depois de implantado, cada link entre os nós precisa de um cabo e configuração, o que leva tempo para ser configurado. Assim como em outras topologias, os custos de cabeamento aumentam rapidamente e seria um eufemismo dizer que as redes mesh precisam de muito cabeamento!

4. Topologia de barramento

Em uma topologia de barramento, todos os dispositivos em uma rede são configurados ao longo de um único cabo que vai de uma extremidade à outra da rede. Isso geralmente é chamado de "topologia de linha" ou "topologia de backbone". A direção do fluxo de dados na rede é a mesma que a direção do cabo.

Prós da topologia de barramento: As topologias de barramento são uma opção valiosa e barata para redes menores porque possuem um layout simples que permite que todos os dispositivos se conectem com um único cabo coaxial ou RJ45. Adicionar mais nós conectando cabos é fácil se mais nós forem necessários.

Contras da topologia em estrela: Infelizmente, eles são menos seguros do que outras topologias porque usam apenas um cabo para enviar dados. Se o cabo quebrar, toda a rede será perdida. Pode levar muito tempo e muito dinheiro para consertar.

5. Topologia da árvore

Como o nome sugere, o nó principal serve como um tronco de rede em uma topologia de árvore e outros nós irradiam para fora em um padrão semelhante a ramificação. A topologia em árvore é uma combinação das topologias barramento e estrela. Uma topologia de árvore apresenta um arranjo pai-filho com seus nós. Dois nós vinculados compartilham apenas uma conexão mútua porque os conectados ao hub central estão vinculados linearmente a outros nós.

Redes de longa distância freqüentemente empregam a estrutura de topologia em árvore para acomodar vários dispositivos dispersos.

Prós da topologia em árvore: a combinação de componentes das topologias em estrela e em barramento facilita a adição de nós e torna a rede maior. Também é simples descobrir o que há de errado com a rede porque os administradores podem testar cada ramificação para problemas de desempenho por conta própria.

Contras da topologia em árvore: A integridade do nó raiz afeta toda a rede em uma topologia em árvore. Se o hub central falhar, as conexões entre as ramificações do nó serão interrompidas, mas as conexões entre os sistemas de ramificação permanecerão as mesmas. Além disso, quando você adiciona mais nós a uma topologia de árvore, pode rapidamente se tornar difícil de gerenciar e custar muito dinheiro para fazer isso. Isso ocorre porque o layout da rede é hierárquico e linear.

Topologias de redes híbridas

As topologias híbridas integram duas ou mais estruturas topológicas diferentes. Por exemplo, a topologia em árvore combina os padrões barramento e estrela. As arquiteturas híbridas são mais populares em organizações onde cada departamento possui uma topologia de rede de acordo com suas demandas e consumo de rede.

O benefício fundamental das arquiteturas híbridas é sua flexibilidade, pois há poucos limites de construção de rede que uma configuração híbrida não pode suportar.

Mapeamento de topologias de rede

Os diagramas de topologia são úteis quando você está começando a projetar uma rede. Eles permitem que você observe como as informações trafegarão, permitindo prever possíveis gargalos. A representação visual facilita a criação de um projeto de rede eficiente, além de servir como um ponto de referência útil para solução de problemas.

Um diagrama de topologia ensina sobre a operação de sua própria rede. Ele pode ajudá-lo a ver quais equipamentos ou nós requerem monitoramento, atualização ou substituição.

Exemplo de mapeamento e inventário de rede em tempo real
Fonte da imagem: Auvik

Este processo deve começar com uma lista de todos os dispositivos de rede. Esta lista inclui roteadores, firewalls e servidores. Em seguida, você deve determinar a topologia da rede, que ajudará a desenhar o diagrama de topologia da rede. É vital garantir que os dispositivos sejam posicionados nas regiões que fazem mais sentido para a troca de dados, após o que as linhas podem ser traçadas dos dispositivos de rede. Essas linhas são uma representação das conexões entre os nós da rede.

Depois de criar um esboço preliminar da entrada geral, podemos usar ferramentas de diagramação para ajudar a visualizá-la. Um modelo para um diagrama de rede pode ser incluído no software. Os nós da rede podem ser rotulados e as linhas podem ser codificadas por cores para um diagrama claro.

Benefícios de mapear a topologia de rede

Uma topologia de rede bem definida torna mais fácil para os administradores de rede aprimorar o planejamento, solucionar problemas, fortalecer a segurança e alocar recursos de rede.

• Planejamento aprimorado: a topologia de rede oferece uma visão completa dos padrões de utilização de todos os componentes da rede. Você pode adicionar ou excluir ativos adicionais com base em ativos específicos usados ​​muito ou pouco.
• Visibilidade para solução de problemas: os usuários podem entender suas redes mapeando as redes físicas e lógicas. Um mapa de rede física exibe conexões entre equipamentos, incluindo cabos, servidores, racks e roteadores. Uma rede lógica mostra pontos de fluxo de dados, como switches, roteadores, firewalls e gateways. Isso ajuda a identificar com precisão a localização do problema, ajudando os usuários a visualizar os componentes físicos e lógicos de sua arquitetura de rede.
• Simplificação do aprimoramento da segurança: o mapeamento de rede em tempo real permite que os usuários descubram conexões errôneas ou suspeitas e bloqueiem-nas da rede.

Desafios do mapeamento de rede

Com todos os seus benefícios, desenvolver e manter mapas de rede não é tão simples quanto parece. Envolve trabalho manual intensivo, sondagem de rede contínua e relatórios de status regulares. As empresas geralmente enfrentam obstáculos ao desenvolver mapas de topologia de rede eficazes.

• Como atualizar as alterações de rede de forma consistente. Como a maioria das redes é dinâmica, seu mapa de rede também deve evoluir com sua rede. Apenas os mapas de rede atualizados são úteis para os propósitos pretendidos, enquanto os obsoletos podem ser enganosos.
• Como obter acesso e informações sobre muitos mapas de rede. Os administradores de rede usam vários mapas e métodos de mapeamento para cobrir completamente suas redes. Eles precisam alternar entre muitas ferramentas e soluções para construir, examinar e alterar esses mapas, o que é demorado e ineficiente.
• Como acompanhar as novas tecnologias. Os administradores de rede devem garantir que suas ferramentas sejam atualizadas e corrigidas regularmente para oferecer suporte a novas tecnologias e reduzir os riscos de vulnerabilidades de rede emergentes, mesmo ao usar um software de automação de rede eficaz.

Como escolher a melhor topologia de rede

Nenhuma topologia de rede é perfeita ou mesmo fundamentalmente melhor do que outras. Você determinará a melhor estrutura para sua organização considerando as demandas e escala de sua rede. Esses são os principais fatores a serem considerados.

• Comprimento do cabo: Quanto mais cabos forem usados ​​na topologia de rede, mais mão de obra será necessária para sua configuração.
• Tipo de cabo: escolha o cabo de acordo com as demandas da rede da sua empresa, como aplicações, distância de transmissão e desempenho desejado. Por exemplo, o custo dos cabos de par trançado é menor que o dos cabos coaxiais, mas o primeiro tem menos largura de banda. Os cabos de fibra ótica funcionam bem e enviam dados mais rapidamente do que os cabos de par trançado ou coaxial. No entanto, eles geralmente são muito mais caros de instalar.
• Despesas de custo: Dado que topologias de rede mais complexas requerem mais tempo e recursos, o custo de instalação é uma consideração importante.
• Escalabilidade: usar inicialmente uma topologia de rede facilmente adaptável economizará tempo e problemas se você planeja expandir sua rede e seus negócios.

Ferramentas e software de topologia de rede

A necessidade de investir em ferramentas de gerenciamento de rede com recursos de visualização está crescendo à medida que mais e mais dispositivos de rede são adicionados aos ativos de uma empresa. Diferentes ferramentas estão disponíveis, como ferramentas de configuração e administração, software de desempenho de rede e software de mapeamento de rede.

Por exemplo, software de configuração de rede automatiza atividades repetitivas. Essa tecnologia pode descobrir nós de rede automaticamente, destacar riscos e frequentemente contribuir para a criação de topologias de rede complexas.

Dependendo dos objetivos específicos da empresa, encontrar um software mais simples pode ser um desafio, dada a abundância de tais soluções no mercado. Abaixo está a lista de compradores que procuram um software de gerenciamento de rede de alto nível.

Sua rede é seu patrimônio líquido

Seus mapas de topologia de rede devem estar alinhados com as necessidades de consumo de sua rede como empresa. Gerenciamento de configuração, mapeamento visual e monitoramento geral de desempenho são componentes essenciais do gerenciamento de topologia. O objetivo principal é entender seus objetivos para desenvolver e manter adequadamente a arquitetura de rede de sua organização.

Com uma topologia de rede bem definida e bem planejada, sua empresa pode identificar e solucionar problemas rapidamente, melhorando a eficácia da transmissão e transporte de dados.

Interessado em saber mais sobre topologia de rede? Saiba como as topologias de rede facilitam o gerenciamento de rede!