COMUNICAÇÃO DE DADOS MÓDULO II

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1 SÍNCRONO ESCOLA DE FORMAÇÃO TÉCNICA COMUNICAÇÃO DE DADOS MÓDULO II PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO VARGINHA-MG PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 1

2 SUMÁRIO Introdução as Redes de Computadores... Resumo Uso das Redes de Computadores Redes para Pessoas Palavra Chave Compartilhamento Modos de Operação... Simplex Half-Duplex Full-Duplex Tipos de Transmissão... Transmissão Paralela Transmissão Serial Transmissão USB Tipos de Redes... Redes Ponto-a-Ponto Redes Cliente/Servidor LAN (Rede Local) WAN e a World Wide Web Wireless Padrões Equipamentos... Componentes de uma rede local (LAN) Equipamentos de rede Placa de rede Hub Repetidor Switch Roteador Roteador sem fio (Wireless) Conceitos básicos de endereçamento Aula Prática Confeccionando cabos de rede PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 2

3 Meios de Transmissão... Par Trançado Cabo Coaxial Fibra Óptica Topologias de Rede Local... Topologia Estrela Topologia Anel Topologia Barra Padrões de Rede... Ethernet Token Ring Velocidades de Transmissão... Redes 10BASE-T Par Trançado Redes 100BASE-TX Par Trançado Redes 100BASE-FX Fibra Óptica Redes 10BASE2 Cabo Coaxial Protocolos de Rede... TCP / IP IPX / SPX NetBEUI Cabeamento Estruturado... Importância dele na rede Composição de um sistema estruturado Cabeamento Horizontal Cabeamento Vertical Armário de Telecomunicações Sala de Equipamentos Facilidades de Entrada Modelo OSI Camada Física Camada Enlace Camada Rede Camada Transporte Camada Sessão Camada Apresentação Camada Aplicação PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 3

4 Introdução às Redes de Computadores Atualmente é praticamente impossível não se deparar com uma rede de computadores, em ambientes relacionados à informática, principalmente porque a maioria dos usuários de computadores se conecta a Internet (rede mundial de computadores). Mesmo em ambientes que não estão relacionados à informática, mas fazem uso de computadores, a utilização de redes pode ser facilmente evidenciada. Observe o ambiente de um supermercado, cada caixa registradora pode ser um computador, que, além de estar somando o total a ser pago, está automaticamente diminuindo o do controle de estoque dos produtos que você está comprando. O responsável pelo controle de estoque tem acesso em tempo real à lista de mercadorias que tem dentro do supermercado, assim como o responsável pelo fluxo de finanças tem acesso ao fluxo de caixa daquele momento, facilitando enormemente o processo de gerência e controle do supermercado. As redes de computadores surgiram da necessidade de troca de informações, onde é possível ter acesso a um dado que está fisicamente localizado distante de você, por exemplo, em sistemas bancários. Neste tipo de sistema você tem os dados sobre sua conta armazenado em algum lugar, que não importa onde, e sempre que você precisar consultar informações sobre sua conta basta acessar um caixa automático ou o Internet Banking. As redes não são uma tecnologia nova, existe desde a época dos primeiros computadores, entretanto a evolução da tecnologia permitiu que os computadores pudessem se comunicar melhor a um custo menor. Além da vantagem de se trocar dados, há também a vantagem de compartilhamento de periféricos, que podem significar uma redução nos custos de equipamentos. A figura abaixo representa uma forma de compartilhamento de impressora (periférico) que pode ser usado por 03 computadores. Compartilhamento de impressora É importante saber que quando nos referimos a dados, não quer dizer apenas arquivos, mas qualquer tipo de informação que se possa obter de um computador. Resumo Como foi visto, as redes de computadores são um conjunto de computadores autônomos interligados através de um meio físico de comunicação para o compartilhamento de recursos, isso os diferencia bem de um sistema multiterminal onde os terminais funcionam como uma unidade de entrada e saída de dados do computador principal chamado Servidor. Nas redes, os computadores conectados são sistemas PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 4

5 independentes, cada computador, ou nó da rede, processa localmente suas informações, executa seus próprios programas e opera de maneira autônoma em relação aos demais. Os principais motivos que levam a implantação de uma rede de computadores são: Possibilitar o compartilhamento de informações (programas e dados) armazenadas nos computadores da rede; Permitir o compartilhamento de recursos associados às máquinas interligadas; Permitir a troca de informações entre os computadores interligados; Possibilitar a utilização de computadores localizados remotamente; Permitir o gerenciamento centralizado de recursos e dados; Melhorar a segurança de dados e recursos compartilhados Uso das Redes de Computadores Muitas empresas têm um número significativo de computadores em operação, freqüentemente instalados em locais distantes entre si. Inicialmente estes computadores funcionavam isoladamente, mas, em um determinado momento, decidiu-se conectá-los para que fosse possível extrair e correlacionar informações sobre toda a empresa (compartilhamento de recursos), independente da localização física. A rede também aumenta a confiabilidade do sistema, pois tem fontes alternativas de fornecimento, por exemplo, todos os arquivos podem ser copiados em duas ou três maquinas e, dessa forma, se um deles não estiver disponível, é possível recorrer a seu backup. Além disso, a presença de diversos computadores significa que, se uma deles falhar, as outras poderão assumir suas funções. A relação preço/desempenho dos pequenos computadores é muito melhor do que a dos computadores de grande porte. Os mainframes (computadores de grande porte) são dezenas de vezes mais velozes que os PC's (microcomputadores), em compensação seu preço é muito maior. Este desequilíbrio levou a criação de sistemas baseado em PC's interligados em servidores, chamado de sistemas cliente-servidor. Modelo Cliente-Servidor PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 5

6 Outra vantagem da rede é a escalabilidade, que é a possibilidade de aumentar gradualmente o desempenho do sistema à medida que cresce o volume de carga, bastando, para tal, que se adicionem mais processadores. Uma rede de computadores pode oferecer um meio de comunicação altamente eficaz para funcionários que trabalham em locais muito distantes um do outro. Redes para pessoas A partir da década de 1990, as redes de computadores começaram a oferecer serviços para pessoas físicas em suas respectivas casas, como: - Acesso de informações remotas (bancos, jornais, cursos, etc.) - Comunicação entre pessoas ( , videoconferência, etc.) - Diversão interativa (jogos, revistas, vídeos, etc.) Definicão: Uma rede de computadores é formada por um conjunto de módulos processadores (computadores) capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligado por um sistema de comunicação. Modelo de Rede de Computadores Sistema de comunicação vai se constituir de um arranjo topológico interligando os vários módulos processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão) e um conjunto de regras com o fim de organizar a comunicação (protocolos). Palavra chave Compartilhamento Num grupo onde várias pessoas necessitem trabalhar nos mesmos arquivos (dentro de um escritório de engenharia, por exemplo, onde normalmente várias pessoas trabalham no mesmo desenho), seria muito útil centralizar os arquivos em um só lugar, pois assim teríamos apenas uma versão do arquivo circulando pela rede e ao abri-lo, os usuários estariam sempre trabalhando com a versão mais recente. Centralizar e compartilhar arquivos também permite economizar espaço em disco, já que ao invés de termos uma cópia do arquivo em cada máquina, teríamos uma única cópia localizada no servidor de arquivos e com todos os arquivos no mesmo local, manter um backup de tudo também torna-se muito mais simples. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 6

7 Simplesmente ligar os micros em rede, não significa que todos terão acesso a todos os arquivos de todos os micros; apenas arquivos que tenham sido compartilhados, poderão ser acessados, e se por acaso apenas algumas pessoas devam ter acesso, ou permissão para alterar o arquivo, basta protegê-lo com uma senha (caso esteja sendo usado o Windows XP/VISTA/7) ou estabelecer permissões de acesso, configurando exatamente o que cada usuário poderá fazer (caso esteja usando servidores Windows 2003/2010, Linux ou Netware). Além de arquivos individuais, é possível compartilhar pastas ou mesmo, uma unidade de disco inteira, sempre com o recurso de estabelecer senhas e permissões de acesso. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 7

8 Modos de Operação da Rede Em qualquer tipo de comunicação, a transmissão e a recepção poderão ou não existir simultaneamente no tempo, sendo classificadas em SIMPLEX, HALF-DUPLEX e FULL-DUPLEX. Simplex Comunicação possível em uma ÚNICA direção. Exemplo: * A transmissão do sinal de televisão, rádio. Half-Duplex Comunicação possível em ambas às direções, porém não simultaneamente. Exemplo: * A comunicação entre radioamadores. Full-Duplex Comunicação possível em ambas às direções simultaneamente. Exemplo: * Temos a conversação telefônica entre duas pessoas. Na figura a seguir são apresentados os três modos de operação: Modos de Operação PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 8

9 Tipos de Transmissão A transmissão de dados entre equipamentos pode envolver método paralelo ou serial. Transmissão Paralela Transferência simultânea de todos os bits que compõem o byte. Esse método de transmissão é utilizado nas ligações internas dos computadores, ligações entre computador e periféricos bastante próximos. Nos casos de transmissões que envolvem maiores distâncias, a transmissão em paralelo mostra-se inadequada, em razão da quantidade de suportes de transmissão (fios) que é necessário ser muito caro, como vemos na figura abaixo. Transmissão paralela Cabo paralelo CRC - Controle de erros nas transmissões paralelas Para que haja uma confiabilidade na entrega dos dados das transmissões, e feito uma verificação na entrega dos dados, certificando se os dados são idênticos entre o receptor e o emissor. Caso contrário, o receptor pedirá um reenvio das informações ao emissor. Transmissão Serial Transferência de um bit por vez através de uma única linha de dados, isto é, cada bit de um byte é transmitido em seqüência, um após o outro, conforme figura abaixo: PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 9

10 Transmissão serial A maioria das transmissões de dados é feita de forma serial por causa do baixo custo de material e manutenção alem do alcance que pode ser bem maior se comparado ao cabo paralelo que de forma padrão é de 3 metros. Além disso, existe o fato da baixa possibilidade de atenuação de sinal por interferência, já que, quanto mais vias existir num cabo, maior a chance de perdemos informação. Enquanto podemos ter 3m para cabos paralelos, para os seriais, como os cabos de rede UTP (par trançado), podemos ter ate 100m ou mais devido o fato de haver uma tecnologia que anula o crosstalk - interferência entre os pares dentro de um cabo, também conhecida como diafonia. Transmissão USB Um dos principais motivos que levou à criação da tecnologia USB é a necessidade de facilitar a conexão de variados dispositivos ao computador. Sendo assim, o USB oferece uma série de vantagens: - Padrão de conexão: qualquer dispositivo compatível como USB usa padrões definidos de conexão, assim não é necessário ter um tipo de conector específico para cada aparelho; - Plug and Play (algo como "Plugar e Usar"): quase todos os dispositivos USB são concebidos para serem conectados ao computador e utilizados logo em seguida. Apenas alguns exigem a instalação de drivers ou softwares específicos. No entanto, mesmo nesses casos, o sistema operacional reconhecerá a conexão do dispositivo imediatamente; - Ampla compatibilidade: o padrão USB é compatível com diversas plataformas e sistemas operacionais. O Windows, por exemplo, o suporta desde a versão 98. Sistemas operacionais Linux e Mac também são compatíveis. Atualmente, é possível encontrar portas USB em vários outros aparelhos, como televisores, DVD s, sistemas de comunicação de carros e aparelhos de som. USB 1.1 Essa versão foi utilizada durante alguns anos e ainda é possível utilizá-la, porém, a velocidade na transmissão dos dados não é muito alta (cerca de 190KB por segundo). PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 10

11 USB 2.0 Chegou ao mercado oferecendo velocidade de 60MB por segundo, é compatível com o USB 1.1. USB 3.0 As especificações desse padrão foram definidas no final de 2008, no entanto, os primeiros produtos compatíveis com o novo padrão começaram a chegar aos consumidores no segundo semestre de Eis as principais características do USB 3.0 (SuperSpeed): - Transmissão bidirecional de dados: até a versão 2.0, o padrão USB permite que os dados trafeguem do dispositivo A para o B e do dispositivo B para o A, mas cada um em sua vez. No padrão 3.0, o envio e a recepção de dados entre dois dispositivos pode acontecer ao mesmo tempo; - Maior velocidade: a velocidade de transmissão de dados é de até 4,8 Gb/s, equivalente a cerca de 600 MB por segundo, um valor 10 vezes maior que na versão anterior. - Compatibilidade: conexões USB 3.0 poderão suportar dispositivos USB 1.1 e USB 2.0. Transmissão USB Nota: Existem conversores para os 03 tipos de transmissão. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 11

12 Tipos de Redes Do ponto de vista da maneira com que os dados de uma rede são compartilhados podemos classificar as redes em dois tipos básicos: Ponto-a-ponto: que é usado em redes pequenas; Cliente/servidor: que pode ser usado em redes pequenas ou em redes grandes. Esse tipo de classificação não depende da estrutura física usada pela rede (forma como está montada), mas sim da maneira com que ela está configurada em software. Redes Ponto-a-Ponto Esse é o tipo mais simples de rede que pode ser montada, praticamente todos os Sistemas Operacionais já vêm com suporte à rede ponto-a-ponto. Nesse tipo de rede, dados e periféricos podem ser compartilhados sem muita burocracia, qualquer micro pode facilmente ler e escrever arquivos armazenados em outros micros e também usar os periféricos instalados em outros PC s, mas isso só será possível se houver uma configuração correta, que é feita em cada micro. Ou seja, não há um micro que tenha o papel de servidor da rede, todos micros podem ser um servidor de dados ou periféricos. Rede Ponto-a-Ponto Apesar de ser possível carregar programas armazenados em outros micros, é preferível que todos os programas estejam instalados individualmente em cada micro. Outra característica dessa rede é na impossibilidade de utilização de servidores de banco de dados, pois não há um controle de sincronismo para acesso aos arquivos. Vantagens de uma rede Ponto-a-Ponto: PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 12

13 Usada em redes pequenas (normalmente até 10 micros); Baixo Custo; Fácil implementação; Sistema simples de cabeamento; Micros funcionam normalmente sem estarem conectados a rede; Micros instalados em um mesmo ambiente de trabalho; Desvantagens de uma rede Ponto-a-Ponto: Baixa segurança; Não existe um administrador de rede; Não existe micros servidores; A rede terá problemas para crescer de tamanho. Redes Cliente/Servidor Este tipo de rede é usado quando se deseja conectar uma quantidade maior de computadores ou quando se deseja ter uma maior segurança na rede, nesse tipo de rede aparece uma figura denominada servidor. O servidor é um computador que oferece recursos especializados, para os demais micros da rede, ao contrário do que acontece com a rede ponto-a-ponto onde os computadores compartilham arquivos entre si e também podem estar fazendo um outro processamento em conjunto. A grande vantagem de se ter um servidor dedicado é a velocidade de resposta às solicitações do cliente (computador do usuário ou estações de trabalho), isso acontece porque além dele ser especializado na tarefa em questão, normalmente ele não executa outras tarefas. Em redes onde o desempenho não é um fator importante, podem-se ter servidores não dedicados, isto é, micros servidores que são usados também como estação de trabalho. Outra vantagem das redes cliente/servidor é a forma centralizada de administração e configuração, o que melhora a segurança e organização da rede. Para uma rede cliente/servidor podemos ter vários tipos de servidores dedicados, que vão variar conforme a necessidade da rede, para alguns tipos desses servidores podemos encontrar equipamentos específicos que fazem a mesma função do computador acoplado com o dispositivo, com uma vantagem, o custo desses dispositivos são bem menores. Abaixo temos exemplos de tipos de servidores: Servidor de Arquivos: É um servidor responsável pelo armazenamento de arquivos de dados como arquivos de texto, planilhas eletrônicas, etc... É importante saber que esse servidor só é responsável por entregar os dados ao usuário solicitante (cliente), nenhum processamento ocorre nesse servidor, os programas responsáveis pelo processamento dos dados dos arquivos deve estar instalados nos computadores clientes. Servidor de Impressão: É um servidor responsável por processar os pedidos de impressão solicitados pelos micros da rede e enviá-los para as impressoras disponíveis. Fica a cargo do servidor fazer o gerenciamento das impressões. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 13

14 Servidor de Aplicações: É responsável por executar aplicações do tipo cliente/servidor como, por exemplo, um banco de dados. Ao contrário do servidor de arquivos, esse tipo de servidor faz processamento de informações. Servidor de Correio Eletrônico: Responsável pelo processamento e pela entrega de mensagens eletrônicas. Se for um destinado a uma pessoa fora da rede, este deverá ser passado ao servidor de comunicação (firewall). Servidor de Comunicação (Firewall): Usado para comunicação da sua rede com outras redes, como a Internet. Além desses, existem outros tipos de servidores que podem ser usados, vai depender da necessidade da rede. Vantagens de uma rede Cliente/Servidor: Melhor desempenho que as redes ponto-a-ponto; Alta segurança; Configuração e manutenção na rede é feita de forma centralizada; Existência de servidores, que são micros capazes de oferecer recursos aos demais micros da rede. Desvantagens de uma rede Cliente/Servidor: Custo Maior desempenho do que as redes ponto-a-ponto; Implementação necessita de especialistas; Rede Cliente/Servidor PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 14

15 LAN (Rede Local) Em distâncias curtas, por exemplo, dentro de uma área geográfica pequena como um edifício, você pode criar uma LAN (Local Area Network). Uma rede é chamada de LAN quando nós estamos conectando PC's em um só local, um edifício comercial, por exemplo. Uma LAN é composta de nodos (ou seja, "nós", um termo bastante estranho para um dispositivo eletrônico) de rede como um computador ou impressora. (Um nodo é qualquer PC ou periférico que se conecta a rede.) Quando você conecta estes nodos juntos você tem uma rede. Para negócios pequenos uma LAN é o que você precisa para conectar seus PC s As principais vantagens de uma LAN são: - Compartilhar banco de dados, softwares, discos rígidos e periféricos para vários departamentos; - Interligar bancos de dados de diferentes áreas ou departamentos; - Prover de um meio eficiente de comunicação e trânsito de mensagens - Correio Eletrônico. - Tornar o sistema de computação descentralizado; - Eliminação de Main-Frames. As principais características das LAN's são: - Altas taxas de transmissão; - Baixa taxa de erro; - Propriedade privada; - Acesso privado; - Vários tipos de protocolos. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 15

16 WAN e a World Wide Web (www) Uma rede que conecta uma LAN a outra LAN por uma área geográfica grande como uma cidade ou país é chamado de WAN (Wide Area Network). Uma WAN pode transmitir informações por linhas telefônicas, ou satélites, mas o preferido é via fibra óptica. LANs e WANs são redes privadas. Elas interconectam as pessoas dentro de suas organizações. Fora do reino destas redes privadas está a Internet - uma enorme, WAN pública. A Internet une PCs em universidades, centros de pesquisa, e companhias pelo globo. Como as redes tornaram-se mais poderosas e são conectadas mais empresas e usuários domésticos diariamente, a Internet servirá como um ponto de contato entre a sua companhia, seus fornecedores e clientes. Conexão LAN Conexão LAN Conexão WAN Conexão WAN Internet A Internet também pode ser considerada como uma WAN de alcance mundial. Onde vários computadores estão conectados através do protocolo TCP/IP e conexões discadas, ou dedicada. A grande maravilha talvez esteja no protocolo TCP/IP que possibilita total compartilhamento de recursos e informações, e ainda disponibiliza serviços como WWW e FTP. Intranet As empresas estão cada vez mais necessitando de centralização das informações, métodos de comunicação interna para reduzir custos. A intranet possibilita tudo o que a própria internet dispõe. Porém a principal diferença entre ambas é que a intranet é restrita a um certo público. Há restrição de acesso, por exemplo, por uma empresa, ou seja, todos os colaboradores da empresa podem acessar a intranet com um nome de usuário e senha devidamente especificados pela coordenação da empresa. Geralmente utilizado em servidores locais instalados na empresa. intranet. Exemplo: Quando na empresa onde você trabalha, você busca arquivos na rede interna, essa é uma PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 16

17 Extranet A extranet seria uma extensão da intranet. Funciona igualmente como a intranet, porém sua principal característica é a possibilidade de acesso via internet, ou seja, de qualquer lugar do mundo você pode acessar os dados de sua empresa. A idéia de uma extranet é melhorar a comunicação entre os funcionários e parceiros além de acumular uma base de conhecimento que possa ajudar os funcionários a criar novas soluções. Exemplo: Quando o aluno ou professor acessa de casa o site da escola SINCRONO. Wireless Se você esteve recentemente em um aeroporto, em um café, em uma biblioteca ou em um hotel, é provável que tenha atravessado uma rede sem fio. Muitas pessoas usam a rede sem fio, também chamada de WiFi ou rede , para conectar seus computadores em casa. Um número cada vez maior de cidades usa a tecnologia para fornecer acesso de baixo custo à Internet aos seus moradores. No futuro próximo, a conexão sem fio pode se tornar tão difundida que você vai poder acessar a Internet em qualquer lugar e a qualquer momento, sem usar fios. A rede WiFi tem muitas vantagens. Redes sem fio são relativamente baratas e fáceis de construir e também são discretas: a menos que esteja procurando por um lugar para usar seu laptop, você pode nem notar quando estiver em um hotspot (local de acesso à Internet). Roteador sem fio permite que vários equipamentos tenham acesso à rede PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 17

18 Princípios básicos da WiFi: Uma rede sem fio usa ondas de rádio, da mesma forma que os telefones celulares, televisões e rádio. Na verdade, a comunicação ao longo da rede sem fio é muito parecida com a comunicação de rádio emissorreceptor. Aqui está o que acontece: 1. o adaptador sem fio para computador traduz os dados na forma de um sinal de rádio e os transmite usando uma antena. 2. o roteador sem fio recebe o sinal e o decodifica. Ele envia a informação para a Internet usando uma conexão física Ethernet com fios. O processo também funciona ao contrário, com o roteador recebendo informação da Internet, traduzindo-a na forma de sinal de rádio e enviando-a para o adaptador sem fio do computador. Os adaptadores sem fio podem se conectar via slot da placa do PC ou via USB Os rádios usados para comunicação WiFi são muito similares aos rádios usados para telefones celulares. Eles podem transmitir e receber ondas de rádio. Mas os rádios WiFi têm algumas diferenças notáveis em relação aos outros rádios: transmitem em freqüências de 2,4 GHz ou 5GHz, consideravelmente mais altas que as freqüências usadas para telefones celulares e televisões. A freqüência mais alta permite que o sinal carregue mais dados; eles usam padrões de rede ; há diferentes tipos: PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 18

19 Padrões Padrão b: Foi a primeira versão a chegar no mercado, mais lento e mais caro. Está se tornando menos comum à medida que baixa o custo dos padrões mais rápidos. O padrão b transmite na faixa de freqüência de 2,4 GHz. Ele consegue se comunicar em até 11 megabits de dados por segundo. Padrão g: Também transmite em 2,4 GHz, mas é muito mais rápido que o b: ele consegue se comunicar em até 54 megabits de dados por segundo. O padrão g é mais rápido porque usa OFDM que é uma técnica de codificação mais eficiente. Padrão a: Transmite em 5 GHz, pode chegar a 54 megabits de dados por segundo e também usa a codificação OFDM. Padrões mais novos, como o n, podem ser até mesmo mais rápidos que o g. Contudo, o padrão n ainda não chegou à versão final. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 19

20 Equipamentos Dentro de uma rede de telecomunicações, pública ou privada, iremos encontrar vários tipos de acessórios e equipamentos, para que possamos entender como funciona uma rede de telecomunicações, vamos concentrar nosso estudo em rede de telecomunicações privada, que atende um edifício comercial, com muitos usuários, dotados de vários tipos de facilidades, tais como: Telefonia; Dados; Sistemas de controle ambientais e de acesso; Internet. Componentes de uma Rede Local (LAN) Para que uma Rede Local possa trabalhar adequadamente, necessitamos de alguns componentes vitais, estes componentes, podem ser divididos em 4 grupos: Equipamentos Ativos de Rede; Periféricos; Softwares; Cabeamento de Rede. Estes equipamentos farão que uma ou mais redes funcionem adequadamente. Os principais componentes de cada grupo são: Equipamentos de Redes São os equipamentos que fazem com que as informações sejam compartilhadas de forma correta, ou sejam, interpretam os sinais digitais, através de padrões e protocolos, e encaminham-nos ao seu destino. Os principais são: Placas de Rede Velocidade de transmissão Repetidores Hub Roteadores (Routers) Roteadores Sem Fio (Wireless) Switches A seguir a descrição de cada equipamento: PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 20

21 Placa de Rede Possibilita a conexão do computador à rede, muitas vezes conhecida como Adaptador de rede. As placas de rede Ethemet que você irá adquirir deve ser adequada ao tipo de rede escolhido (10Mb ou 100Mb). Normalmente as placas vêm com capacidade de conexão para todos os tipos de cabos (RJ45, BNC etc). Porém devemos saber qual o tipo de barramento (PCI) disponível do equipamento a ser instalada a placa, sendo que, sempre que possível seria melhor o desempenho com a utilização de placas PCI. Entre as funções de uma placa de rede temos: Preparação dos dados: Para que possam ser enviados pelos cabos. A placa de rede converte os bits de dados em um sentido e no outro quando estes passam do computador para o cabo. Endereçam os dados: Cada placa de rede tem seu próprio e único endereço (MACADRESS), que ela fornece a corrente de dados. A placa coloca um identificador nos dados quando estes são postos na rede. Controlam o fluxo de dados: A placa dispõe de uma RAM para ajudá-ia a controlar o fluxo de dados e não sobrecarregar o computador nem os cabos. Faz a conexão com o outro computador: Antes de enviar alguma informação, cada placa inicia primeiramente um diálogo com cada uma das outras placas da rede. Algumas informações sobre tamanho das palavras e intervalos de comunicação são resolvidos nesta etapa. Placa de Rede Placa de Rede Sem Fio Placa de Rede com Fibra Óptica Hub Dispositivo de conexão central em uma rede, que conecta cabos de rede de várias estações em uma configuração somente. Trabalham na camada física Podem ser: Hub Passivo: nestes equipamentos só existem sinais de segmentos de rede, não existe regeneração de sinal; Hub Ativo: existe nestes dispositivos a regeneração de sinal, o que significa que a rede pode abranger distâncias maiores em termos de cabeamento; Hub Inteligente: além de regenerar os sinais, estes dispositivos podem trazer gerencia e seleção de conexões. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 21

22 Hub Repetidor (Repeater) São regeneradores de sinais que permitem que os segmentos sejam aumentados até os limites permitidos, de acordo com as características individuais dos cabos. São geralmente utilizados para interligar redes com mesma arquitetura e topologia. Não efetuam nenhum tratamento sobre o pacote, recebem os pacotes de um segmento ou rede, repete esse pacote para outro segmento. Trabalham na camada física, do modelo OSI. Repetidor Switch É um Hub evoluído com características técnicas que faz com que esse elemento de rede permita o máximo aproveitamento da banda passante. O switch é utilizado nas mesmas circunstâncias e características do hub, porém permitem conexões de máquinas de maior tráfego diretamente, simulando uma linha ponto-aponto (vantagem em relação aos hubs, pois estes somente conseguem fazer conexão do tipo broadcast). Switch PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 22

23 Roteador Faz o roteamento de mensagens, garantindo que os pacotes de mensagens sejam dirigidos a endereços certos na rede. Roteador Os roteadores são dispositivos inteligentes de alto nível que permitem que redes individuais,únicas e lógicas se comuniquem entre si, mantendo suas próprias identidades. Na maioria dos casos, os roteadores conectam múltiplas redes em várias localidades sobre uma conexão de área ampla, como a linha telefônica. De uma maneira mais específica, os roteadores são responsáveis pelo recebimento dos pacotes de nível inferior, tratar cabeçalho de inter-rede destes pacotes, descobrindo qual o roteamento necessário, construir um novo pacote com um novo cabeçalho de inter-rede, e quando necessário, enviar o novo pacote para o novo destino. Trabalham na camada de rede. Funcões: - Protege a rede de usuários indesejáveis, restringindo seu acesso aos dados da rede; - Encontra o caminho mais eficiente para enviar os dados ao destino; - Otimiza a largura de banda para alcançar melhor performance; - Permite acesso corporativo a Internet ou ter um ponto de presença na Web;. - Segmentar uma grande rede em sub-redes menores e mais fáceis de manusear; O roteador é necessário em aplicações em que várias redes, cada uma com sua identidade própria precisam se intercomunicar. Quando precisar interconectar redes com diferentes protocolos, como IP, IPX/SPX, NETBEUI e também para permitir a LAN acesso a internet e a WAN. Conexão de uma rede local e internet, utilizando um roteador PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 23

24 No roteador, a porta SERIAL conecta a link s externos e a porta ETHERNET a rede interna, conforme figura: Roteador Sem Fio (Wireless) O uso de roteadores sem fio tem sido cada vez mais comum de um tempo para cá. Devido à maior acessibilidade a computadores pessoais e notebooks, a necessidade de uma conexão mais prática torna possível este sucesso das chamadas rede wireless. É comum encontrar residências com mais de um computador, e muitas vezes a melhor opção nem sempre é puxar cabos para conectá-las a internet. Em empresas também o uso de wireless é uma boa alternativa, mais prática e visualmente agradável do que cabos. Contudo, muitas pessoas encontram problemas com este tipo de conexão, principalmente em alguns cômodos da casa onde a conexão parece ficar mais lenta e instável, o que sem dúvida causa alguma irritação. Porque existem esses problemas? São pelo menos dois os motivos que levam a interferências em redes sem fio: obstáculos físicos (como paredes, móveis, etc.) e também outros tipos de rede sem fio (como aparelhos com Bluetooth, por exemplo). Em ambos os casos a conexão wireless pode ser prejudicada e você não irá aproveitá-la ao máximo. Se você posiciona o modem em um local onde existem muitas paredes entre ele e o computador sendo utilizado, isto irá diminuir a força da transmissão e, conseqüentemente, sua conexão não será plena. Se existem outros tipos de aparelhos que usam conexões sem fio, ambas as conexões podem se confundir e então funcionar de maneira deficiente. Até mesmo um forno microondas pode intervir negativamente em sua conexão wireless. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 24

25 Qual a melhor posição do roteador sem fio? É fato que quanto mais distante do modem estiver o computador, mais fraca e lenta será a conexão. Portanto, a melhor posição de um roteador é em uma parte central da casa. Isso, obviamente, no caso de haverem mais de uma máquina conectada ao modem o que normalmente acontece quando se tem um roteador sem fio. Se você possui um notebook e deseja utilizá-lo em diversos cômodos da casa, então permanece a dica de deixar o modem em uma área central. Agora, se você possui dois computadores em dois cômodos diferentes, o ideal é deixar em uma posição cujo raio de alcance rede sem fio abranja as duas máquinas. Irradiação do sinal do roteador sem fio pela casa / empresa Ligação do roteador no modem Além disso, deixar o modem em algum lugar elevado também ajuda bastante. É importante ressaltar que objetos metálicos e paredes de vidro também prejudicam a recepção do sinal por seu computador. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 25

26 Conceitos Básicos de Endereçamento Assim como uma linha telefônica onde cada telefone tem um só número para receber as chamadas, as placas de rede dos computadores são identificadas através de um número: o endereço físico - NIC; O próprio fabricante atribui um endereço distinto a cada placa: Cada dispositivo de rede recebe, de fábrica, um endereço universalmente único, que é gravado em uma memória PROM; Esse endereço é utilizado pelos protocolos da Camada de Interface de Rede (Ethernet, Token Ring, etc); É composto por 06 bytes; Os três primeiros identificam o fabricante (atribuídos pelo IEEE); Os três últimos atribuídos pelo fabricante; Normalmente exibidos no formato Hexadecimal. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 26

27 A cada rede é atribuído um número, o endereço de rede; Cada host da rede recebe um número que o identifica dentro da sua rede: o endereço de host; O endereço lógico é composto, no caso do TCP/IP, por duas partes: o endereço de rede e o endereço de host. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 27

28 Aula Prática Confeccionando cabos de rede Primeiro é importante você decidir que tipo de cabo você deseja! Existem 02 tipos de cabo de rede mais comumente utilizados: Direto (ou normal) e Invertido (cross-over). Cross-over: Este tipo de cabo é utilizado um uma situação: Conectar 02 PCs através da placa de rede, sem a utilização de um HUB Direto (ou normal): Este tipo de cabo é como o nome informa o mais utilizado, e é utilizado, por exemplo, na conexão da placa de rede de um micro a um switch. Corte um pedaço do cabo de rede do tamanho que você irá necessitar! Faça um corte reto e limpo, conforme a imagem abaixo: Retire a proteção/isolamento (capa azul na figura) da extremidade, em mais ou menos uns 3 centímetros. Preparando/separando o cabo: Após o corte do isolamento, é necessário você separar os cabo/fios internos conforme a cor de cada um. Você verá que são 04 pares de cabo coloridos, sendo cada par composto por uma cor (azul, verde, laranja ou marrom), e seu "par" branco (branco com listas azuis, branco com listas verdes, branco com listas laranja, branco com listas marrom). Agora que os cabos internos estão separados, você deverá alinhá-los conforme a ordem desejada (se é um cabo direto ou um cabo cross-over), da esquerda para a direita. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 28

29 Faremos conforme o padrão chamado EIA/TIA-568, ou seja, direto (normal). Modelo normal 568A Seguindo o padrão acima, alinhe os cabos internos no seu dedo indicador, de maneira uniforme. Após o alinhamento, corte as pontas, de forma a que fiquem exatamente do mesmo tamanho, e com cerca de 1 a 1,5 centímetros da capa de isolamento. Colocando o conector RJ-45 A maneira mais prática de inserir o cabo em um conector RJ-45 é assim: Segure o conector RJ-45 firmemente, em uma das mãos e o cabo separado na outra, como a figura acima. A medida que for inserindo os cabos para dentro do conector, force os cabos de forma CONJUNTA, para que não haja problemas de contato. Empurre os cabos olhando bem se todos estão seguindo o caminho correto dentro do conector, mantendo-se paralelos. Você pode sentir uma *pequena* PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 29

30 resistência, mas o conector e o cabo são dimensionados para entrar *justos*, sem folgas, e sem muita dificuldade. No final, force um pouco o revestimento do cabo trançado, de forma que este revestimento passe completamente o ressalto no conector (que será pressionado pelo alicate de crimpagem mais tarde). Inserir todos os cabos corretamente, sem folgas, de forma justa, é puramente JEITO e PRÁTICA! Depois de vários cabos, você se sentirá mais a vontade nesta tarefa e parecerá simples, porém as primeiras conexões podem ser irritantes, demoradas, sem jeito, mas não difícil! Não *economize tempo* nesta tarefa! Uma conexão mal feita pode arruinar toda sua rede e ser um problema de difícil identificação. Crimpando o cabo com o alicate: Antes de partir para o uso do alicate, verifique novamente se os cabos estão bem montados nos conectores: os fios até o fim e a capa de cobertura passando o ressalto do conector. Estando tudo ok, insira o conector montado, com cuidado para não desmontar, na abertura própria do seu alicate de crimpagem (veja imagem abaixo) Com a outra mão no alicate, comece a apertar, finalizando com as 02 mãos em um bom aperto, porém sem quebrar o conector. Após a crimpagem, verifique lateralmente no conector se todos os contatos foram para dentro do conector, estando uniformes e encostando nos fios. Se houver algum problema, que não seja falta de pressão no alicate, não há como recuperar o conector, o cabo deverá ser retirado, ou cortado, e o conector estará perdido. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 30

31 Alicate crimpador Para confirmarmos que o cabo está funcionando perfeitamente, utilizaremos o testador de cabos: Nota: Testador de cabos A seqüência de fios para confecção do cabo cross-over é: Cabo cross-over 568B PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 31

32 Meios de Transmissão Meio de transmissão é a conexão física entre as estações da rede. Geralmente eles diferem com relação à faixa passante, potencial para conexão ponto a ponto ou multiponto, limitação geográfica devido à atenuação característica do meio, imunidade a ruído, custo disponibilidade de componentes e confiabilidade. A escolha do meio de transmissão adequado às aplicações é extremamente importante não só pelos motivos mencionados acima, mas também pelo fato de que ele influencia diretamente no custo das interfaces com s rede. Qualquer meio físico capaz de transportar informações eletromagnéticas é possível de ser usado em redes locais. Os mais comumente utilizados são o par trançado, o cabo coaxial e a fibra óptica. Sob circunstâncias especiais radiodifusões, infravermelhas e microondas também são escolhas possíveis. Par Trançado No par trançado, dois fios são enrolados em espiral de forma a reduzir o ruído e manter constantes as propriedades elétricas do meio através de todo o seu comprimento. A transmissão no par trançado pode ser tanto analógica quanto digital. Radiação pode ocorrer quando a relação entre a separação dos condutores e freqüência de operação chega a um certo ponto. como conseqüência, existe um limite na freqüência de transmissão. Par Trançado Cabo Coaxial O cabo coaxial é uma forma de linha de transmissão que possui um condutor interno circundado por um condutor externo. O condutor externo é por sua vez circundado por outra camada isolante. Existe uma grande variedade de cabos coaxiais, cada um com características específicas. Alguns são melhores para transmissão em alta freqüência, outros têm atenuação mais baixa, outros são mais imunes a ruídos e interferências, etc. Os cabos de mais alta qualidade não são maleáveis e são difíceis de instalar, mas cabos de baixa qualidade podem ser inadequados para altas velocidades e longas distâncias. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 32

33 O cabo coaxial, ao contrário do par trançado, mantém uma capacitância constante e baixa independente (teoricamente) do comprimento do cabo, evitando assim vários problemas técnicos. Devido a isto oferecerá velocidades da ordem de megabits por segundo, sem ser necessário regeneração de sinal e sem distorções ou ecos, propriedade que revela a alta tecnologia já dominada. Os cabos coaxiais podem ser usados em ligações ponto a ponto ou multiponto. A colocação destes conectores em ligações multiponto deve ser controlada de forma a garantir que as reflexões não se somem em fase a um valor significativo. Em uma rede em barra, o cabo deve ser casado em seus extremos (como da mesma forma o par trançado) de forma a impedir reflexões. Cabo Coaxial Topologia Barra utiliza cabos coaxiais Placas de Rede com conectores BNC Fibra óptica Transmissão em fibra ótica é realizada pelo envio de um sinal de luz codificado, dentro do domínio de freqüência do infravermelho, através de um cabo ótico. O cabo consiste de um filamento de sílica ou plástico, por onde é feita a transmissão da luz. Ao redor do filamento existe uma outra substância de baixo índice de refração,que faz com que os raios sejam refletidos internamente, minimizando assim as perdas de transmissão. A fibra ótica é imune à interferência eletromagnética e a ruídos; e por não irradiar luz para fora do cabo, não se verifica "cross-talk". Ela permitirá uma isolação completa entre o transmissor e receptor, fazendo com que o período de curto elétrico entre condutores não exista. Fibra ótica apresenta uma atenuação independente da freqüência, permitindo assim uma velocidade de PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 33

34 transmissão bastante alta (virtualmente ilimitada). Sob condições experimentais em laboratório já foram obtidas taxas da ordem de alguns gigabits por segundo. Fibra Óptica PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 34

35 Topologia de Rede Local Topologia em Estrela As redes em estrela, que são as mais comuns hoje em dia, utilizam cabos de par trançado e um switch como ponto central da rede. O switch 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 switch 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 outras topologias de rede, onde um mau contato em qualquer um dos conectores derruba a rede inteira. Topologia Estrela O desempenho obtido em uma rede em estrela depende da quantidade de tempo requerido pelo nó central para processar e encaminhar uma mensagem, e da carga de tráfego na conexão, isto é, o desempenho é limitado pela capacidade de processamento do nó central. Um crescimento modular visando o aumento do desempenho toma-se a partir de certo ponto impossível, tendo como única solução à substituição do nó central. Topologia em Anel Uma rede em anel consiste de estações conectadas através de um caminho fechado, evitando os problemas de confiabilidade de uma rede em estrela. O anel não interliga as estações diretamente, mas consiste de uma série de repetidores ligados por um meio físico, sendo cada estação ligada a estes repetidores. Redes em anel são capazes de transmitir e receber dados em qualquer direção. As configurações mais usuais, no entanto, são unidirecionais o projeto dos repetidores mais simples e tomar menos sofisticados os PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 35

36 protocolos de comunicação que asseguram a entrega da mensagem corretamente e em seqüência ao destino, pois sendo unidirecionais evita o problema do roteamento. Os repetidores são em geral projetados de forma a transmitir e receber dados simultaneamente, diminuindo assim o retardo de transmissão e assegurando um funcionamento do tipo "full-duplex". Topologia Anel Quando uma mensagem é enviada por um nó, ela entra no anel e circula até ser retirada pelo de nó de destino, ou então até voltar ao nó fonte, dependendo do protocolo empregado. Os maiores problemas com topologia em anel são sua vulnerabilidade a erros e pouca tolerância à falhas. Qualquer que seja o controle de acesso empregado, ele pode ser perdido por problemas de falhas e pode ser difícil determinar com certeza se este controle foi perdido ou decidir qual nó deve recriá-lo. Erros de transmissão e processamento podem fazer com que uma mensagem continue eternamente a circular no anel (loop). A topologia em anel requer que cada nó seja capaz de remover seletivamente mensagens da rede ou passá-las à frente para o próximo nó. Isto vai requerer um repetidor ativo em cada nó e a rede não poderá ser mais confiável do que estes repetidores. Uma quebra em qualquer dos enlaces entre os repetidores irá parar toda a rede até que problema seja isolado e um novo cabo instalado. Falhas no repetidor ativo também podem causar a parada total do sistema. A modularidade de uma rede em anel é bastante elevada devido ao fato dos repetidores ativos regenerarem as mensagens. Existe, no entanto, uma limitação prática do número de estações em um anel, este limite é devido aos problemas de manutenção e confiabilidade citados anteriormente e ao retardo cumulativo do grande número de repetidores. Por serem geralmente unidirecionais, redes com esta topologia são ideais para utilização de fibra óptica. Topologia em Barra Topologia em barra se caracteriza pela ligação de estações (nós) ao mesmo meio de transmissão. A barra é geralmente compartilhada no tempo ou na freqüência, permitindo a transmissão de informação. Ao PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 36

37 contrário das outras topologias que são configurações ponto a ponto (isto é, cada enlace físico de transmissão conecta apenas dois dispositivos), a topologia em barra tem uma configuração multiponto (isto é, mais do que dois dispositivos estão conectados ao meio de comunicação). Topologia em Barra Nas redes em barra comum cada nó conectado à barra pode ouvir todas as informações transmitidas. Existe uma variedade de mecanismos para o controle de acesso à barra, que pode ser centralizado ou descentralizado. Em um controle centralizado, o direito de acesso é determinado por uma estação especial da rede. Em um ambiente de controle descentralizado, a responsabilidade é distribuída entre todos os nós. Diferente da topologia em anel, topologias em barra podem empregar interfaces passivas, nas quais falhas não causam a parada total do sistema. A confiabilidade deste tipo de topologia vai depender em muito da estratégia de controle. O controle centralizado oferece os mesmos problemas de confiabilidade de uma rede em estrela, com atenuante de que, aqui a redundância de um nó pode ser outro nó comum da rede. Mecanismos de controle descentralizados semelhantes aos empregados na topologia em anel podem também ser empregados neste tipo de topologia, acarretando os mesmos problemas quanto à detecção da perda do controle e sua recriação. A ligação ao meio de transmissão é um ponto crítico no projeto de uma rede local em barra comum. A ligação deve ser feita de forma a alterar o mínimo possível as características elétricas do meio. O poder de crescimento tanto no que diz respeito a distância máxima entre dois nós da rede quanto ao número de nós que a rede pode suportar, vai depender do meio de transmissão utilizado, da taxa de transmissão e da quantidade das ligações ao meio. Conforme se queira chegar a distâncias maiores que a máxima permitida em segmento de cabo, repetidores serão necessários para assegurar a qualidade do sinal. Tais repetidores, por serem ativos, apresentam um ponto de possível diminuição da confiabilidade da rede. O desempenho de um sistema em barra comum é determinado pelo meio de transmissão, número de nós conectados, controle de acesso, tipo de tráfego e outros fatores. Por empregar interfaces passivas, a inexistência de armazenamento local de mensagens e a inexistência de retardos no repetidor não vão degradar o tempo de resposta, que, contudo, pode ser altamente dependente do protocolo de acesso utilizado. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 37

38 Padrões de Rede Ethernet A rede Ethemet é a mais conhecida dentre as atualmente utilizadas, e, está no mercado a mais tempo do que as outras tecnologias de rede. A redução dos preços e uma relativa alta velocidade de transmissão de dados fomentaram a ampla utilização da Ethemet. Ela poderá ser utilizada com topologia barramento (Coaxial) ou Estrela (Par trançado com HUB). Neste tipo de rede, cada PC "ouve" o tráfego na rede e se não ouvir nada, eles transmitem as informações. Se dois clientes transmitirem informações ao mesmo tempo, eles são alertados sobre a colisão, param a transmissão e esperam um período aleatório para cada um antes de tentar novamente, este método é conhecido como CSMA/CD. Vejamos um exemplo prático: Vamos supor que você deseje armazenar uma planilha no HD de uma outra máquina. Pelo método ethemet, a primeira coisa que sua placa de rede faz é escutar o que está acontecendo no cabo para determinar se, no momento, há alguém utilizando o cabo para transmitir dados, essa é à parte do CSMA/CD. Aqui há duas possibilidades, ou a rede, no momento, está ocupada, ou não está. Se a rede estiver ocupada sua placa continua tentando até que ela esteja livre. Uma vez que detecte que não existem dados trafegando então ela envia a planilha para o outro PC. Em caso de colisão os dados são perdidos é cada um dos envolvidos na colisão aguardam o período para retransmitir não havendo perdas para o usuário. À medida que o número de estações aumenta, aumentam também o número de colisões. Token Ring O método de acesso de token ring (passagem de permissão) utiliza um método circular para determinar qual estação tem permissão para transmitir. O token ring opera em topologia em anel e garante que todas as estações da rede tenham chance de transmitir dados, ele alcança esse objetivo utilizando um padrão especial de bit conhecido como token ou permissão. Em uma rede token ring, seu computador pacientemente monitora a rede até que ele veja um padrão especial de bits denominado permissão. Ao ver a transmissão ele envia um pacote de dados, este pacote de dados viaja pelo anel e o destinatário recebe na passagem. Quando o pacote retomar ao transmissor ele passa o token para a próxima estação. PROF. THIAGO CARDOSO ARAÚJO 38