Rede de Computadores: Arquitetura e Montagem

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1 Rede de Computadores: Arquitetura e Montagem Este tutorial apresenta a origem das redes de computadores, suas estruturas físicas e virtuais além de sua utilidade, decorrente do avanço tecnológico. A abordagem este estudo destaca as características, vantagens e recursos de uma rede baseada em servidor. Mostra os mecanismos necessários para compro uma rede de comunicação de dados, ressaltando a grande importância desse aprendizado, explicando passo a passo os itens relevantes para uma melhor interatividade e compreensão do interessado no tema. O tutorial foi preparado a partir do trabalho de conclusão de curso Rede de Computadores: Arquitetura e Montagem, elaborado pelo autor, apresentado ao Curso Técnico em Automação Industrial do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão Campus Açailândia para preenchimento dos pré-requisitos parciais para obtenção do Título de Técnico em Automação Industrial. Foi orientador do trabalho o Prof. Marcos Henrique Vieira dos Santos. Rhaifran Roberth Queiroz de Lemos Técnico em Automação Industrial pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão Campus Açailândia. Atuou como Pesquisador no Instituto Federal do Maranhão IFMA (São Luiz, MA), temdo participado do projeto A Educação e a Formação Humana e Profissional Ofertada no IFMA Campus Açailandia. Tem experiência na área de Eletrônica, Pneumática e Automação, com ênfase em sistemas que utilizem Mecatrônica, Automação de Processos e PLCs. Categorias: Banda Larga, Infraestrutura para Telecomunicações Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 15 minutos Publicado em: 23/05/2011 1

2 Redes de Computadores: Introdução Este trabalho tem como objetivo principal mostrar as experiências profissionais em projetos relacionados à Infra-estrutura de Redes de Computadores, comentando as normas aplicáveis e sugerindo procedimentos saudáveis a boa utilização dos recursos empregados em infra-estrutura. Atualmente encontra-se uma boa concorrência entre as empresas de Infra-estrutura, porém é fato que se utilizando das normas existentes, pouca diferença podemos encontrar nos serviços propostos, desta forma o maior diferencial encontrado hoje em dia é o fator atendimento, obediência as normas aplicáveis, garantia estendida (em geral dada por Fabricantes) e o cumprimento de prazos e preços acordados (planejamento). Em geral, as empresas não têm preferência de investir em obras de infra-estrutura, a maioria dos recursos disponibilizados em não contemplam a parte de cabeamento. Ledo engano, pois já está mais do que provado técnico e economicamente que infra-estrutura de redes (cabeamento) é o MENOR peso do investimento e em contra partida o MAIOR funil de defeitos de uma rede de Telecomunicações. Hoje, entretanto temos percebido um aumento do percentual de verba disponibilizada para reestruturação de redes no que se refere a cabeamento e infra-estrutura, desta forma, a melhor escolha ainda é a otimização dos recursos investidos, aplicando-se as normas adotadas internacionalmente, já que ainda não temos efetivamente uma norma Brasileira que atenda a todas as características necessárias para a implantação de um projeto físico e lógico na área de redes. Histórico Dando prosseguimento ao plano de expansão da Rede Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, o Instituto Federal do Maranhão implantou um Campus na cidade de Açailândia. Inserido numa importante área de expansão econômica, onde as guserias e indústrias alimentícias contribuem decisivamente para o desenvolvimento da cidade e região, na sua implantação, o Campus Açailândia oferece técnicos na modalidade integrada ao ensino médio buscando atender a demanda regional de mão de obra sem perder o foco na verticalização da formação aos alunos ingressantes na instituição, além de um curso superior. O IFMA Campus Açailândia oferece à comunidade cursos técnicos nas áreas de Automação Industrial, Alimentos, Florestas, Eletromecânica e Metalurgia. Alem de dispor da oferta de ensino superior na área de Licenciatura em Química. O organograma da empresa é apresentado a seguir. 2

3 Figura 1: Organograma da empresa O trabalho foi desenvolvido junto Ao Núcleo de Tecnologia da Informação, e sua aplicabilidade é direcionada a empresas de pequeno e médio porte, que necessitem de comunicação e compartilhamento de informações em ambiente interno e/ou externo. 3

4 Redes de Computadores: Topologia A topologia refere-se ao lay-out físico e ao meio de conexão dos dispositivos na rede, ou seja, como estes estão conectados. Os pontos no meio onde são conectados recebem a denominação de nós, sendo que estes nós sempre estão associados a um endereço, para que possam ser reconhecidos pela rede. Figura 2: Intranet Várias são as estratégias de topologia, embora as variações sempre derivem de três topologias básicas que são as mais freqüentemente empregadas (ROSS, Julio [s.d]). A topologia de uma rede depende do projeto das operações, da confiabilidade e do seu custo operacional. Ao se planejar uma rede, muitos fatores devem ser considerados, mas o tipo de participação dos nodos é um dos mais importantes. Um nodo pode ser fonte ou usuário de recursos, ou uma combinação de ambos (ROSS, Julio [s.d]). São apresentadas a seguir algumas das topologias típicas de redes. Anel Uma rede em Anel consiste de estações conectadas através de um caminho fechado. Nesta configuração, muitas das estações remotas ao Anel não se comunicam diretamente com o computador central. 4

5 Figura 3: Topologia em anel Redes em Anel são capazes de transmitir e receber dados em qualquer direção, mas as configurações mais usuais são unidirecionais, de forma a tornar menos sofisticado os protocolos de comunicação que asseguram a entrega da mensagem corretamente e em seqüência ao destino. Quando uma mensagem é enviada por um modo, ela entra no Anel e circula até ser retirada pelo nó destino, ou então até voltar ao nó fonte, dependendo do protocolo empregado. O último procedimento é mais desejável porque permite o envio simultâneo de um pacote para múltiplas estações. Outra vantagem é a de permitir a determinadas estações receber pacotes enviados por qualquer outra estação da rede, independentemente de qual seja o nó destino. Os maiores problemas desta topologia são relativos à sua pouca tolerância a falhas. Qualquer que seja o controle de acesso empregado, ele pode ser perdido por problemas de falha e pode ser difícil determinar com certeza se este controle foi perdido ou decidir qual nó deve recriá-lo. Erro de transmissão e processamento pode fazer com que uma mensagem continue eternamente a circular no Anel. A utilização de uma estação monitora contorna estes problemas. Outras funções desta estação seriam: iniciar o Anel, enviar pacotes de teste e diagnóstico e outras tarefas de manutenção. A estação monitora pode ser dedicada ou outra que assuma em determinado tempo essas funções. Esta configuração requer que cada nodo seja capaz de remover seletivamente mensagens da rede ou passá-las adiante para o próximo nó. Nas redes unidirecionais, se uma linha entre dois nodos cair, todo sistema sai do ar até que o problema seja resolvido. Se a rede for bidirecional, nenhum ficará inacessível, já que poderá ser atingido pelo outro lado. Barra Nesta configuração todos os nodos (estações) se ligam ao mesmo meio de transmissão. A barra é geralmente compartilhada em tempo e freqüência, permitindo transmissão de informação. Nas redes em barra comum, cada nó conectado à barra pode ouvir todas as informações transmitidas. Esta característica facilita as aplicações com mensagens do tipo difusão (para múltiplas estações). Existem uma variedade de mecanismos para o controle de acesso à barra pode ser centralizado ou descentralizado. A técnica adotada para acesso à rede é a multiplexação no tempo. Em controle centralizado, o direito de acesso é determinado por uma estação especial da rede. Em um ambiente de 5

6 controle descentralizado, a responsabilidade de acesso é distribuída entre todos os nodos. Nas topologias em barra, as falhas não causam a parada total do sistema. Relógios de prevenção ( watchdos-timer ) em cada transmissor devem detectar e desconectar o nodo que falha no momento da transmissão. O desempenho de um sistema em barra comum é determinado pelo meio de transmissão, número de nodos conectados, controle de acesso, tipo de tráfego entre outros fatores. O tempo de resposta pode ser altamente dependente do protocolo de acesso utilizado. Estrela Figura 4: Topologia em barramento Neste tipo de rede, todos os usuários comunicam-se com um nodo central, tem o controle supervisor do sistema, chamado host. Através do host os usuários podem se comunicar entre si e com processadores remotos ou terminais. No segundo caso, o host funciona como um comutador de mensagens para passar os dados entre eles. Figura 5: Topologia estrela 6

7 O arranjo em estrela é a melhor escolha se o padrão de comunicação da rede for de um conjunto de estações secundárias que se comunicam com o nodo central. As situações onde isto é mais acontece são aquelas em que o nodo central está restrito às funções de gerente das comunicações e a operações de diagnósticos. O gerenciamento das comunicações por este nó central pode ser por chaveamento de pacotes ou de circuitos. O nodo central pode realizar outras funções além das de chaveamento e processamento normal. Por exemplo, pode compatibilizar a velocidade de comunicação entre o transmissor e o receptor. Se o protocolo dos dispositivos fonte e destino utilizarem diferentes protocolos, o nó central pode atuar como um conversor, permitindo duas redes de fabricantes diferentes se comunicar. No caso de ocorrer falha em uma estação ou no elo de ligação com o nodo central, apenas esta estação fica fora de operação. Entretanto, se uma falha ocorrer no nodo central, todo o sistema pode ficar fora do ar. A solução deste problema seria a redundância, mas isto acarreta um aumento considerável dos custos. A expansão de uma rede deste tipo de rede só pode ser feita até um certo limite, imposto pelo nodo central: em termos de capacidade de chaveamento, número de circuitos concorrentes que podem ser gerenciados e número de nós que podem ser servidos. O desempenho obtido numa rede em estrela depende da quantidade de tempo requerido pelo nodo central para processar e encaminhar mensagens, e da carga de tráfego de conexão, ou seja, é limitado pela capacidade de processamento do nodo central. Esta configuração facilita o controle da rede e a maioria dos sistemas de computação com funções de comunicação possuem um software que implementa esta configuração. Vantagens: Cada equipamento da rede tem o seu próprio cabeamento; Ruptura de um cabo somente afetará uma estação; Os concentradores podem ser locais. Desvantagens: Topologia de rede de custo elevado; Necessidade de concentradores. Comparação entre os Principais tipos de topologias O quadro a seguir apresenta um resumo das topologias de rede apresentadas nas seções anteriores: Quadro 1: Quadro resumo dos principais tipos de topologia TIPOS DE TOPOLOGIAS PONTOS POSITIVOS PONTOS NEGATIVOS 7

8 Topologia Estrela Topologia Anel (Token Ring) Topologia Barramento - É mais tolerante a falhas - Fácil de instalar usuários - Monitoramento centralizado - Razoavelmente fácil de instalar - Requer menos cabos - Desempenho uniforme - Simples e fácil de instalar - Requer menos cabos - Fácil de entender - Custo de Instalação maior porque recebe mais cabos - Se uma estação para todas param - Os problemas são difíceis de isolar. - A rede fica mais lenta em períodos de uso intenso. - Os problemas são difíceis de isolar. Topologias Adicionais Derivadas das Anteriores Outras topologias de rede podem ser obtidas, tais como as apresentadas a seguir. Multiponto Nesta modalidade de ligação existe sempre uma estação controladora que coordena o tráfico de dados das demais estações chamadas subordinadas. Este controle é feito através de uma rotina de atendimento denominada POLL-SELECT. Estas redes podem permitir que estações subordinadas se comuniquem entre si diretamente ou apenas através da estação controladora. A diferença entre estes dois modos de envio de mensagens é a complexidade de controle. Estruturas Mistas As estruturas mistas são tipos de redes que utilizam características dos dois tipos básicos de redes, a ligação ponto-a-ponto e multiponto, para obter redes mais complexas e com maiores recursos. As estruturas mistas podem ser do tipo Estrela, Barra e Anel. 8

9 Figura 6: Estrutura de redes mista Hubs e Switches A topologia de uma rede irá determinar, em parte, o método de acesso utilizado. Métodos de acesso são necessários para regular o acesso a meios físicos compartilhados. Assim, costuma-se associar os métodos de acesso às topologias utilizadas. A instalação física das redes tem sofrido uma forte tendência na direção da utilização de hubs, o que, fisicamente, corresponde à implantação de uma topologia em estrela. Essa tendência é explicada, basicamente, pela crescente necessidade de melhorar o gerenciamento e a manutenção nessas instalações. O maior problema da topologia em estrela, como mencionado, é a sua baixa confiabilidade dada a presença de um elemento central no qual as falhas provocam a parada total do sistema. Porém, os avanços da eletrônica já permitem, hoje, que se construam equipamentos de alta confiabilidade, viabilizando esse tipo de topologia. A utilização de hubs, no entanto, não exige, necessariamente, que as interfaces das estações com a rede a percebam como uma topologia em estrela. Do ponto de vista da interface das estações com a rede, o funcionamento se dá como em um Anel, com os seus respectivos métodos de acesso. Note, porém, que a implementação física, interna nos hubs, pode ser qualquer uma desde que essa interface seja preservada. A demanda por maiores taxas de transmissão e melhor utilização dos meios físicos, aliados à evolução contínua da microeletrônica, começou a alterar a construção desses equipamentos concentradores. A partir do momento em que as estações estão ligadas a um elemento central, no qual a implementação interna é desconhecida, mas a interface é coerente com as estações, é possível pensar que esses elementos podem implementar arquiteturas que não utilizam apenas um meio compartilhado, mas sim possibilitam a troca de mensagens entre várias estações simultaneamente, desta forma, estações podem obter para si taxas efetivas de transmissão bem maiores do que as observadas anteriormente. Esse tipo de elemento central é denominado (assim como na topologia estrela) switch. Seguir essa tendência utilizando-se dos métodos de acesso para meios compartilhados impõe limitações muito grandes às taxas de transmissão que se pode atingir, muito embora tenha sido uma necessidade de mercado manter as interfaces anteriormente padronizadas. Mas a evolução natural, como não poderia deixar de ser, veio com a criação de novas interfaces de acesso que permitiram que taxas de transmissão bem maiores fossem utilizadas. Redes ATM, baseiam-se na presença de Switches de grande capacidade de 9

10 comutação que permitem taxas de transmissão que podem chegar à ordem de Gbps. Assim, a topologia em estrela, tanto física quanto logicamente, retoma seu lugar no mundo das redes de computadores. 10

11 Redes de Computadores: Topologia e Meios de Transmissão Certas topologias estão ligadas à unidirecionalidade (ou bidirecionalidade) do meio de transmissão. Fora esse fator, teoricamente, qualquer meio de transmissão pode ser usado em qualquer topologia. Mas o estágio atual do desenvolvimento tecnológico só permite que algumas combinações sejam usadas nas redes locais comercializadas hoje, pois o custo de outras combinações é proibitivo para o estado atual das redes (PETERSON, Larry L; DAVIE, Bruce S., 2003). O Quadro 2 mostra as combinações que hoje são economicamente viáveis. Nela também foi levada em conta a uni ou bidirecionalidade do meio de transmissão, quando requerida. Quadro 2: Topologia Meio de transmissão MEIO DE BARRA ÁRVORE ANEL ESTRELA TRANSMISSÃO Par Trançado X X X Coaxial 50 Ohms X X Coaxial 75 Ohms X X Fibra Ótica X A topologia em barra pode empregar como meio de transmissão o par trançado e os cabos coaxiais de 50 ou 75Ohms. Ainda não é economicamente vantajoso usar um par de fibras óticas em ligação multiponto, se bem que, como já foi ressaltada, a pesquisa nessa área seja intensa. A topologia em árvore exige unidirecionalmente, o que nos leva a pensar em cabos de 75 Ohms ou fibras óticas, mas essa última fica descartada pela necessidade de ligações multiponto. A topologia em Anel pode ser construída com par trançado, cabos de 50Ohms ou fibra ótica. O uso do cabo de 75Ohms exigiria um número elevado de repetidores para múltiplos canais, o que o tornaria economicamente inviável. A topologia em estrela, hoje, só é viável economicamente para taxas de transmissão baixas, o que nos leva a escolher o par trançado como o meio de transmissão adequado. Cabos Os cabos talvez tenham 50% do fracasso ou do sucesso da instalação de uma rede. Muito dos problemas encontrados nas redes são identificados como causados pela má instalação ou montagem dos cabos. Um cabo bem feito contará pontos a seu favor no restante da rede, em caso de dúvidas com algum cabo o melhor é não utiliza-lo. Entre as ferramentas necessárias temos: Alicate de grimpar para conectores BNC e RJ45; Ferro de solda, ferramentas diversas. 11

12 Para testes dos cabos contamos com equipamentos que medem com precisão o seu bom funcionamento. Para cada tipo de cabo temos vários tipos de testadores (OLIVEIRA, Vladimir B. de, [s.d]). Cabo coaxial O primeiro tipo de cabeamento que surgiu no mercado foi o cabo coaxial. Há alguns anos, esse cabo era o que havia de mais avançado, sendo que a troca de dados entre dois computadores era coisa do futuro. Até hoje existem vários tipos de cabos coaxiais, cada um com suas características específicas. Alguns são melhores para transmissão em alta freqüência, outros têm atenuação mais baixa, e outros são imunes a ruídos e interferências. Os cabos coaxiais de alta qualidade não são maleáveis e são difíceis de instalar e os cabos de baixa qualidade podem ser inadequados para trafegar dados em alta velocidade e longas distâncias. Ao contrário do cabo de par trançado, o coaxial mantém uma capacidade constante e baixa, independente do seu comprimento, evitando assim vários problemas técnicos. Devido a isso, ele oferece velocidade da ordem de megabits/seg, não sendo necessária a regeneração do sinal, sem distorção ou eco, propriedade que já revela alta tecnologia. O cabo coaxial pode ser usado em ligações ponto a ponto ou multiponto. A ligação do cabo coaxial causa reflexão devido a impedância não infinita do conector. A colocação destes conectores, em ligação multiponto, deve ser controlada de forma a garantir que as reflexões não desapareçam em fase de um valor significativo. Uma dica interessante: em uma rede coaxial tipo BUS - também conhecida pelo nome de rede coaxial varal, o cabo deve ser casado em seus extremos de forma a impedir reflexões. A maioria dos sistemas de transmissão de banda base utiliza cabos de impedância com características de 50 Ohm, geralmente utilizados nas TVs a cabo e em redes de banda larga. Isso se deve ao fato da transmissão em banda base sofrer menos reflexões, devido às capacitâncias introduzidas nas ligações ao cabo de 50 Ohm. Os cabos coaxiais possuem uma maior imunidade a ruídos eletromagnéticos de baixa freqüência e, por isso, eram o meio de transmissão mais usado em redes locais. Par Trançado Com o passar do tempo, surgiu o cabeamento de par trançado. Esse tipo de cabo tornou-se muito usado devido à falta de flexibilidade de outros cabos e por causa da necessidade de se ter um meio físico que conseguisse uma taxa de transmissão alta e mais rápida. Os cabos de par trançado possuem dois ou mais fios entrelaçados em forma de espiral e, por isso, reduzem o ruído e mantém constantes as propriedades elétricas do meio, em todo o seu comprimento. A desvantagem deste tipo de cabo, que pode ter transmissão tanto analógica quanto digital, é sua suscetibilidade às interferências a ruídos (eletromagnéticos e radio freqüência). Esses efeitos podem, entretanto, ser minimizados com blindagem adequada. Vale destacar que várias empresas já perceberam que, em sistemas de baixa freqüência, a imunidade a ruídos é tão boa quanto a do cabo coaxial. O cabo de par trançado é o meio de transmissão de menor custo por comprimento no mercado. A ligação de nós ao cabo é também extremamente simples e de baixo custo. Esse cabo se adapta muito bem às redes com topologia em estrela, onde as taxas de dados mais elevadas permitidas por ele e pela fibra óptica 12

13 ultrapassam, e muito, a capacidade das chaves disponíveis com a tecnologia atual. Hoje em dia, o par trançado também está sendo usado com sucesso em conjunto com sistemas ATM para viabilizar o tráfego de dados a uma velocidade extremamente alta: 155 megabits/seg. Este cabeamento é de fácil instalação, tem uma boa relação custo/benefício, porém exige um curto alcance (em média 90 metros), além de oferecer, em alguns casos, interferência eletromagnética. Fibra ótica Quando se fala em tecnologia de ponta, o que existe de mais moderno são os cabos de fibra óptica. A transmissão de dados por fibra óptica é realizada pelo envio de um sinal de luz codificado, dentro do domínio de freqüência do infravermelho a uma velocidade de 10 a 15 MHz. O cabo óptico consiste de um filamento de sílica e de plástico, onde é feita a transmissão da luz. As fontes de transmissão de luz podem ser diodos emissores de luz (LED) ou lasers semicondutores. O cabo óptico com transmissão de raio laser é o mais eficiente em potência devido a sua espessura reduzida. Já os cabos com diodos emissores de luz são muito baratos, além de serem mais adaptáveis à temperatura ambiente e de terem um ciclo de vida maior que o do laser. Apesar de serem mais caros, os cabos de fibra óptica não sofrem interferências com ruídos eletromagnéticos e com radio freqüências e permitem uma total isolamento entre transmissor e receptor. Portanto, quem deseja ter uma rede segura, preservar dados de qualquer tipo de ruído e ter velocidade na transmissão de dados, os cabos de fibra óptica são a melhor opção do mercado. O cabo de fibra óptica pode ser utilizado tanto em ligações ponto a ponto quanto em ligações multiponto. A exemplo do cabo de par trançado, a fibra óptica também está sendo muito usada em conjunto com sistemas ATM, que transmitem os dados em alta velocidade. O tipo de cabeamento mais usado em ambientes internos (LANs) é o de par trançado, enquanto o de fibra óptica é o mais usado em ambientes externos. A fibra óptica oferece uma conexão de alto nível com taxas de transferências elevadas além do isolamento elétrico possibilitando a concretização de um projeto que exija longas distancias. Em contrapartida essa tecnologia é muito cara, difícil de instalar e de se realizar uma manutenção, o que a torna inviável em alguns casos. Hubs Hubs são dispositivos utilizados para conectar os equipamentos que compõem uma LAN. Com o Hub, as conexões da rede são concentradas (por isto também chamado concentrador) ficando cada equipamento num segmento próprio. O gerenciamento da rede é favorecido e a solução de problemas facilitada, uma vez que o defeito fica isolado no segmento de rede. Cada hub pode receber vários micros, atualmente temos hubs com 4,8,16 e 32 portas (Podemos fazer a conexão entre hubs aumentando a capacidade final). 13

14 Figura 7: Hubs Bridges (Pontes) Conectam múltiplas LANs como, por exemplo, a LAN da contabilidade com a LAN do departamento de Marketing. Isto divide o tráfego na rede, apenas passando informações de um lado para outro quando for necessário. Figura 8: Bridge Essas pontes são responsáveis por filtrar as mensagens de tal forma que somente as mensagens endereçadas para ela sejam tratadas, ler o endereço do pacote e retransmiti-lo, filtrar os erros para que estes não sejam retransmitidos e armazenar os pacotes quando o fluxo da rede estiver acima do normal. Roteadores Faz o papel de guarda de trânsito, garantindo que os pacotes de mensagens sejam dirigidos a endereços certos na rede.ele é mais "inteligente" que o switch, pois além de poder fazer a mesma função deste, também tem a capacidade de escolher a melhor rota que um determinado pacote de dados deve seguir para chegar a seu destino. É como se a rede fosse uma cidade grande e o roteador escolhesse os caminhos mais curtos e menos congestionados. Daí o nome de roteador. 14

15 Existem basicamente dois tipos de roteadores: Figura 9: Roteador Estáticos: este tipo é mais barato e é focado em escolher sempre o menor caminho para os dados, sem considerar se aquele caminho tem ou não congestionamento; Dinâmicos: este é mais sofisticado (e conseqüentemente mais caro) e considera se há ou não congestionamento na rede. Ele trabalha para fazer o caminho mais rápido, mesmo que seja o caminho mais longo. De nada adianta utilizar o menor caminho se esse estiver congestionado. Muitos dos roteadores dinâmicos são capazes de fazer compressão de dados para elevar a taxa de transferência. Os roteadores são capazes de interligar várias redes e geralmente trabalham em conjunto com hubs e switches. Ainda, podem ser dotados de recursos extras, como firewall, por exemplo. Repetidores São equipamentos utilizados quando se deseja repetir o sinal enviado por um equipamento quando a distância a ser percorrida é maior do que o recomendado (180 m). Figura 10: Repetidor De Sinal Ele realiza uma ampliação no sinal já fraco dando nova força para que chegue ao ponto de destino. 15

16 Figura 11: Ligação do repetidor de sinal Padrões de transmissão Ethernet A rede Ethernet é a mais conhecida dentre as atualmente utilizadas, e, está no mercado há 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 Ethernet. 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 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). Vejamos um exemplo prático: Vamos supor que você deseje armazenar uma planilha no winchester de uma outra máquina. Pelo método Ethernet, 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 a parte Carrier Sense 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 não são perdidos e cada um dos envolvidos na colisão aguardam o período para retransmitir não havendo perdas para o usuário. À medida que o número de estações aumentam, aumentam também o número de colisões (BEHROUZ A. Forouzan, [s.d]). 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 16

17 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 retornar ao transmissor ele passa o Token para a próxima estação. Este processo se repete infinitamente. Os tempos necessários são medidos em frações de segundos (ROSS, Julio [s.d]). 17

18 Redes de Computadores: Projeto de Laboratórios de Informática Como já dito anteriormente, a principal atividade desenvolvida no período de elaboração deste trabalho, consistiu na implementação de dois laboratórios de informática, o qual serão descritos nas seções a seguir. O objetivo deste é mostrar a aplicabilidade de uma rede com a intenção de oferecer aos alunos a possibilidade de pesquisa no laboratório, a dinamização da aula e a maior interatividade do educando no contexto ensino/aprendizagem. A metodologia utilizada para o desenvolvimento desta tarefa consistiu em consultas à bibliografia especializada e no acompanhamento das atividades realizadas pelo supervisor técnico. O trabalho foi desenvolvido em duas etapas: A primeira voltada à revisão bibliográfica e de literatura em pesquisas, projetos e artigos relacionados ao tema; A Segunda direcionada a elaboração e conclusão do projeto propriamente dito. Implementação de Laboratórios de Informática Conforme especificação do projeto, cada laboratório deverá ser equipado com 18 máquinas sendo 1 destinada ao professor e os demais aos alunos. Os micros deverão estar interligados ao servidor, através de cabeamento UTP, o qual servirá de servidor de autenticação de cada laboratório. Características gerais Esses laboratórios apresentam as seguintes características: Topologia física da rede: será do tipo ESTRELA, em função da mesma permitir uma maior flexibilidade quanto à expansão da rede e também por não comprometer o funcionamento da rede caso um nó apresente problema. Distribuição geográfica: em função dos laboratórios estarem dispostos na mesma escola, a rede é do tipo LAN (Local Area Network). Arquitetura: será o modelo OSI. Tecnologia: será adotada como padrão de tecnologia o padrão Ethernet (Fast). Acesso ao canal de comunicação: como controle ao acesso será usado o CSMA/CD. Meio de comunicação: será utilizado cabo de par trançado (UTP). Velocidade da rede: será 100 Mbps. Cabeação: cabo UTP 100Base TX. Protocolo de transporte: será utilizado o TCP/IP, em função de ser protocolo que permite a conexão à internet, pois o projeto prevê, em uma etapa posterior, a interligação à rede mundial. Descrição física Nesta seção, iremos descrever a seguir como se dará a implantação da rede local, os equipamentos necessários para essa implantação e a descrição lógica da rede. 18

19 Distribuição da rede local A rede local será distribuída conforme o croqui apresentado a seguir: Equipamentos da Rede Cabeamento Figura 12: Croqui dos laboratórios Para execução do Projeto, usaremos cabo UTP categoria cinco, com quatro pares, pino-a-pino. Também será utilizado Patch cable (categoria 5) com 1,8 m, para a interligação das estações aos pontos de rede e para organização dos cabos no rack. Tomadas RJ45 As tomadas serão do tipo simples tendo como fabricante a empresa FURUKAWA. 19

20 Figura 13: Patch cable conectado ao micro Hubs Será utilizados quatros hubs da marca 3COM, modelo Superstak II, com velocidade de 10/100 Mbps, sendo dois com 12 portas e 2 com 24 portas. Além desses seis hubs, será disponibilizado mais 2 hubs com a mesma característica, sendo 1 com 12 portas e 1 com 24 portas, para efeito de contingência. Figura 14: Hub 3COM c/ 24 portas Rack Será utilizado 2 racks de 18 U. Servidores Serão distribuídos 2 servidores, 1 para cada laboratório, com as seguintes características: 20

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