Topologia de barramento: definição, características, cenários de aplicação e análise de caso

À medida que a onda de digitalização se espalha pelo mundo, a Internet se tornou a rede invisível que dá suporte à operação da sociedade moderna. O diagrama de topologia de rede é o "mapa genético" que interpreta esse enorme sistema. Ele transforma a estrutura abstrata da rede em um modelo visual analisável e gerenciável por meio de linguagem gráfica intuitiva. Hoje, apresentaremos principalmente a estrutura comum do diagrama de topologia de rede: topologia de barramento.

Ⅰ. O que é topologia de barramento?

A topologia de barramento é uma estrutura de rede linear na qual todos os dispositivos são conectados por meio de um cabo de backbone compartilhado (chamado de "barramento"). Os dados são transmitidos bidirecionalmente no barramento em modo de transmissão. As informações enviadas por qualquer dispositivo serão recebidas por outros dispositivos no barramento, mas somente o dispositivo de destino processará as informações.
Assim como em uma rodovia, todos os veículos (equipamentos) trafegam na mesma faixa (ônibus), e veículos com destinos diferentes precisam julgar por si mesmos se precisam sair.

Ⅱ. Principais características da topologia de barramento

1. Estrutura simples e baixo custo

Apenas um cabo de backbone e alguns conectores são necessários, e o custo do hardware é significativamente menor do que topologias como estrela e anel. Adequado para cenários com um pequeno número de dispositivos e orçamento limitado.

2. Expansão flexível, mas dependente do barramento

Novos dispositivos podem ser adicionados simplesmente conectando-os em qualquer lugar do barramento, sem configuração complicada. No entanto, uma falha no barramento pode causar falha em toda a rede, e o desempenho pode cair drasticamente quando há muitos dispositivos.

3. Conflitos e problemas de transmissão

Todos os dispositivos compartilham largura de banda, e colisões de dados são propensas a ocorrer sob alta carga (é preciso contar com CSMA/CD e outros protocolos para coordenação). O risco de tempestades de transmissão é baixo, mas a privacidade é fraca.

III. Componentes da topologia de barramento

Barramento: Um meio de transmissão compartilhado, geralmente um único cabo (como um cabo coaxial ou par trançado), ao qual todos os nós são conectados por meio de interfaces de hardware. O barramento é responsável por transmitir dados entre os nós de forma broadcast, ou seja, os dados enviados por um nó podem ser recebidos por todos os nós do barramento.

Nós: Dispositivos de rede, incluindo computadores, servidores, impressoras, etc. Cada nó é conectado ao barramento por meio de uma interface de hardware correspondente (como uma placa de interface de rede). O nó tem a função de enviar e receber dados e pode identificar o endereço de destino para decidir se deve processar os dados recebidos.

Terminadores: Dispositivos instalados em ambas as extremidades do barramento para casamento de impedância, absorção de energia do sinal no final da transmissão e prevenção de interferência causada pela reflexão do sinal. Isso é essencial para manter a integridade do sinal.

Conectores e taps: Os conectores são usados para conectar fisicamente os nós ao barramento, enquanto os taps são pontos de ramificação no barramento que permitem que os nós sejam conectados ao cabo tronco. Esses componentes garantem que o sinal possa ser transmitido de forma eficaz, e é preciso prestar atenção ao número e ao espaçamento das derivações para evitar degradação do sinal.

Ⅳ. Topologia de barramento vs topologia em estrela

Ⅴ. Exemplo clássico de topologia de barramento

Caso 1: Ethernet inicial (10Base2/10Base5)

Cenário: Pequenas redes de escritórios nas décadas de 1980 e 1990.

Implementação: O barramento é construído através de cabos coaxiais, e os dispositivos são conectados com conectores tipo T e terminados com resistores de 50Ω.

Problema: À medida que o número de dispositivos aumentava, o domínio de colisão se expandia, resultando em degradação do desempenho, e acabou sendo substituído pelo Ethernet em estrela.

Caso 2: Sistemas de controle industrial (como SCADA)

Cenário: Alguns ambientes industriais ainda usam topologias de barramento simplificadas (como o barramento RS-485).