Apresentação... 1 Objetivos... 1 Unidade I Conceitos Básicos de Rede... 2 Aula 01 Redes de Computadores Aula 02 Tipos de Rede...

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4 Índice Apresentação... 1 Objetivos... 1 Unidade I Conceitos Básicos de Rede... 2 Aula 01 Redes de Computadores... 3 Por que a Rede?... 3 O mercado do profissional de redes... 3 O que são redes de computadores... 3 LANs, MANs e WANs... 4 Utilizando uma rede... 6 Aula 02 Tipos de Rede... 9 Classificação dos tipos de redes... 9 Redes baseadas em Cliente/Servidor Redes Cabeadas e Sem Fio Aula 03 Elementos de uma rede Elementos da rede Cliente Servidor Usuários Administrador Placas Adaptadoras de Rede Cabeamento de rede Cabo Coaxial Cabo Par Trançado Cabo de Fibra Óptica Escolha do tipo de cabeamento Sistemas operacionais de rede Protocolos Topologia Barramento Estrela Anel Malha Sem Fio Topologias híbridas Backbones e Segmentos Selecionando a topologia correta Aula 04 Atividades Unidade II Padronização da Comunicação Aula 05 Padronização da Comunicação Porque Padronizar Exemplo de Padronização Quem Padroniza Conceito de Camadas I

5 Aula 06 Modelos de Referência Modelo OSI A relação entre as camadas Detalhamento das camadas OSI O Modelo TCP/IP A camada inter redes A camada de transporte A camada de aplicação A camada Host/rede Comparação entre os Modelos OSI e TCP/IP O comitê Aula 07 Atividades Unidade III Protocolos de Rede Aula 08 Protocolos O que são protocolos Como trabalham os protocolos Pilhas de protocolos mais comuns Classificação de protocolos Aula 09 Protocolos de Mercado Protocolos de mercado Endereçamento TCP/IP O que é o endereço IP Classes de endereçamento Máscaras de Sub Rede Aula 10 Atividades Unidade IV Expansão e Segmentação de Rede Aula 11 Expansão e Segmentação...68 Introdução Aula 12 Componentes de Expansão e Segmentação Repetidor Hubs Bridges Switch ou Comutador Roteador Híbrido Nova Geração de Roteadores Aula 13 Atividades Unidade V Transmissões de Dados Aula 14 Tipos de Sinais Sinais Analógicos Sinais Digitais Digitalização Aula 15 Métodos de Acesso A missão dos métodos de acesso Aula 16 Atividades II

6 Unidade VI Transmissões de WAN Aula 17 Comutação O que é comutação Comutação por pacotes Multiplexador Roteamento Vetor de distância Estado de enlace Aula 18 Atividades Unidade VII Redes sem fio Aula 19 Redes sem fio O que são redes sem fio? Onde usar uma rede Wireless e por quê? Vantagens da rede Wireless Padrões Wireless Cobertura dos Padrões Critérios para escolha e as tendências do mercado Aula 20 Redes Wireless INDOOR Configurações Básicas de uma rede INDOOR HOTSPOT Elementos de uma rede Wireless INDOOR Segurança de uma rede Wireless INDOOR Aula 21 Redes Wireless Outdoor Aplicações da rede Outdoor Zona de Fresnel Conceitos dos Cálculos Condições Ambientais Os Elementos da rede Outdoor dbm, db e dbi Aula 22 Projetos e Site Survey Projetos Site Survey Aula 23 Atividades III

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8 Apresentação Um termo bastante simples para descrever algo complexo e que mudou os caminhos da sociedade mundial. No inicio da década de 80 as redes não passavam de mera pesquisa acadêmica, já no final da década de 80, em 1988, as redes já faziam parte do cenário universitário e de grandes empresas. Nos anos 90 as redes de computadores e especialmente a Internet, já haviam se tornado uma realidade diária de milhões de pessoas. Mas estar conectado através de cabos com capacidade de altas taxas de transferências ainda não foi suficiente e então chegamos à era do wireless onde criamos ambientes que nos proporcionam a mobilidade e a liberdade de se realizar tarefas que vão desde o nosso trabalho ao nosso entretenimento em qualquer lugar ou ambiente que a rede esteja presente. Apesar da indústria da informática ser muito jovem se comparada a setores como automóveis ou transportes aéreos, vimos o seu espetacular progresso em um curto período de tempo. Há 20 anos a ideia de se ter milhões de computadores interconectados era coisas de filme de ficção científica. Hoje, as aplicações comerciais, as aplicações domésticas e a mobilidade fizeram da tecnologia e das redes o objeto que move os negócios, a diversão e o conhecimento humano. Na era das redes não importa onde estamos e sim o que sabemos. O trabalho em equipe nunca foi tão facilitado e decisivo para empresas e pessoas espalhadas pelo mundo. Projetos são realizados envolvendo equipes mundiais onde os aplicativos de rede integram as equipes como se estivessem em um mesmo ambiente de trabalho. Reconhecemos que a presença das redes de computadores é algo irreversível na sociedade humana e podemos acreditar que a cada dia ela estará mais próxima de nós, trazendo conforto, agilidade e mobilidade para nossas atividades pessoais ou profissionais. Seja bem vindo ao curso de Fundamentos de Redes, no qual você aprenderá os principais conceitos desta tecnologia que vem mudando o comportamento e a sociedade humana. Objetivos Apresentar conceitos tais como classificação de redes e elementos básicos de formação de uma rede. Apresentar as topologias principais encontradas no projeto de uma rede e também as mídias utilizadas na implantação física. Identificar os principais componentes adicionais encontrados numa rede de maior porte. Apresentar o modelo conceitual de desenvolvimento das tecnologias de rede. Expor os principais protocolos utilizados na comunicação de rede atualmente. 1

9 Unidade I Conceitos Básicos de Rede Aula 01 Redes de computadores Por que a rede O mercado do Profissional de redes. O que são redes de computadores. LANs, MANs e WANs Utilizando uma rede Aula 02 Tipos de rede Classificação dos tipos de redes Redes baseadas em Cliente / Servidor Redes Cabeadas e Sem Fio Aula 03 Os elementos de uma rede de computadores Elementos da rede Cliente Servidor Usuários Administrador Placas Adaptadoras de Rede Cabeamento de rede Cabo Coaxial Cabo Par Trançado Cabo de Fibra Óptica Escolha do tipo de cabeamento Sistemas operacionais de rede Protocolos Topologia Barramento Estrela Anel Malha Sem Fio Topologias híbridas Backbones e Segmentos Selecionando a topologia correta Aula 04 Atividades 2

10 Aula 01 Redes de Computadores Por que a Rede? Em 1977 o então presidente da Digital Equipament Corporation, o segundo maior distribuidor de computadores do mundo nesta data depois da IBM, quando perguntado por que a Digital não estava seguindo a tendência do mercado de computadores pessoais, declarou: Não há nenhuma razão para qualquer indivíduo ter um computador pessoal em casa. A história foi cruel com ele e a Digital não existe mais. Hoje vemos que a maior motivação para ter um computador em casa é para ter acesso à rede mundial de computadores. Podemos afirmar que utilizamos a rede para: acesso a informações remotas; comunicação entre pessoas; entretenimento interativo; comércio eletrônico; compartilhamento de recursos computacionais; e learning (Ensino a distância ); monitoramento remoto. Inúmeras são as razões para utilizarmos uma rede de computadores seja ela LAN, MAN ou WAN. O mercado do profissional de redes Em qual mercado o profissional de redes pode atuar? Esta talvez seja uma pergunta que você está fazendo desde o início deste curso. Mas, como hoje as redes estão em todos os lugares, o mercado é repleto de oportunidades. Algumas das áreas de destaque são empresas de TI, Bancos, Multinacionais, Universidades, Provedores, Portais de Internet e o mercado de consultoria. Porém não se iluda, o mercado é exigente e você deverá demonstrar um alto nível de conhecimento e continuar seus estudos com certificações e especializações na área se você planeja ser um profissional bem sucedido. Para avaliarmos o mercado podemos analisar empresas como a Cisco, a maior fabricante de roteadores do mundo, que possui um faturamento anual de 12 Bilhões de dólares e prevê, devido a grande demanda nacional, um investimento de 5 bilhões de dólares no Brasil. Isso significa que a infra estrutura de redes no Brasil está em franco desenvolvimento e precisando de profissionais capacitados e certificados, portanto não perca tempo, pois o caminho é longo, porém compensador. O que são redes de computadores Hoje, ouve se muito o termo redes de computadores, mas o que isto representa? Para entender melhor, visualize o seguinte cenário: Num pequeno escritório de uma empresa qualquer, temos 3 ou 4 computadores e uma impressora, como representado na figura: Cenário com computadores desconectados Neste cenário observe que o usuário deseja imprimir o documento criado em seu computador, mas não tem a impressora conectada no mesmo. Para imprimir, terá que abrir o documento no computador que tem a impressora instalada. Repare que isto acontece porque, neste exemplo, não há uma ligação qualquer entre o computador da pessoa e aquele computador que tem a impressora ligada. Observe agora o mesmo cenário, mas com uma ligação entre os computadores: 3

11 Cenário com Computadores Conectados Neste caso a pessoa poderia imprimir seu documento a partir do computador onde o criou, pois com a ligação existente entre os computadores é possível enviar o documento até o computador que tem a impressora instalada. Esta ligação entre os computadores é o que denominamos de estrutura de rede de computadores ou simplesmente rede. Uma definição mais formal seria a seguinte: Uma rede de computadores consiste em dois ou mais computadores interligados através de um meio físico ou de ondas eletromagnéticas, permitindo que troquem informações entre si ou utilizem um recurso de forma compartilhada O exemplo mostrado acima seria o de uma pequena rede de computadores implantada em um escritório, mas as redes de computadores podem ter centenas, milhares e até milhões de computadores interligados. Hoje em dia temos as redes interligando computadores em escritórios, empresas, casas, cidades e até mesmo em nível mundial, como é o caso da Internet. A Internet é a maior interligação de redes de computadores do mundo, pois ela não é uma rede e sim uma interligação de várias estruturas de rede. A grande importância de uma rede é permitir o acesso à informação mesmo que estejamos a milhares de quilômetros de distância. Imagine um cenário em que um vendedor de uma grande empresa que está em São Paulo e para fechar um grande negócio ele precisa acessar o banco de dados de estoque da empresa que está localizado na China. O mero fato de ele estar a milhares de quilômetros de distância dos seus dados, não irá impedi lo de usá los como se fossem dados locais, isso graças as tecnologias de rede que põe fim as distâncias geográficas. Graças também a tecnologias de conexão sem fio, estes computadores podem estar fisicamente em qualquer lugar e ainda estar conectados a uma mesma rede. LANs, MANs e WANs Podem se classificar as redes de computadores em 3 grupos: LAN (Local Area Network) Rede Local; MAN (Metropolitan Area Network) Rede Metropolitana; WAN (Wide Area Network) Rede de Longa Distância. Esta classificação tem a finalidade de separar a abordagem de implantação e é baseada não só em tamanho e distância, mas também na tecnologia aplicada. 1. Redes Locais LANs Uma rede local é aquela que ocupa um espaço físico limitado de até algumas centenas de metros, e que utilizam meios de conexão de curta distância tais como cabeamentos e tecnologias sem fio de curta distância. É a típica rede encontrada dentro de uma empresa, escola, casa, prédio e até em um espaço aberto, desde que a tecnologia de conexão continue sendo de curta distância. De uma sala de escritório até um campus de universidade, onde os prédios estão conectados por cabeamento, temos ainda um exemplo de rede local. As redes Lans possuem três características que as distinguem das outras redes: tamanho; tecnologia de transmissão; topologia. As Lans têm um tamanho restrito. Isto significa que sua expansão é limitada e conhecida com antecedência. O conhecimento desse limite permite a utilização de determinados tipos de projetos, que em outras circunstâncias não seriam possíveis, o que simplifica o seu gerenciamento. As tecnologias de transmissão quase sempre consistem em um cabo, no qual todas as máquinas estão conectadas ou cada máquina ligada ao concentrador através de um cabo. 4

12 As LANs admitem várias topologias como barramento, estrela e anel que serão abordadas mais adiante. Exemplo de uma rede local LAN O importante de uma rede local é que as tecnologias utilizadas são simples e não envolvem a área de telecomunicações. 2. Redes Metropolitanas MANs Uma rede metropolitana ou MAN abrange uma cidade. Um bom exemplo de redes MANs são as redes de TV a cabo disponível em muitas cidades. Em principio os sistemas de TV a cabo eram utilizados somente para distribuição de canais fechados como esporte, notícias, filmes, culinária, etc. Porém a partir do momento em que a internet entrou em cena e atraiu uma audiência em massa, os operadores de TV a Cabo perceberam que com algumas mudanças na sua infraestrutura elas poderiam oferecer serviços de Internet. Nesse momento, os sistemas de TV a Cabo passaram a se transformar em uma rede metropolitana. Desenvolvimentos mais recentes de acesso à internet em alta velocidade também resultaram em outros tipos de redes MANs. Exemplo de uma rede metropolitana WAN 5

13 3. Redes de Longa Distância WANs Uma rede geograficamente distribuída ou WAN abrange uma grande área geográfica, com frequência um país ou um continente. Uma Wan contém um conjunto de máquinas cuja finalidade e executar os programas (aplicações do usuário), essas máquinas que a partir de agora chamaremos de hosts, estão conectadas por uma sub rede de comunicação ou simplesmente sub rede. Os hosts pertencem aos usuários, enquanto a sub rede em geral pertence e é operada por empresas de telefonia ou por provedores de serviço da Internet. A tarefa da sub rede e transportar mensagens de um host para outro, assim como o sistema de telefonia transporta voz da pessoa que fala para a pessoa que ouve. Na maioria das redes WAN, a sub rede consiste em dois componentes distintos: linhas de transmissão e elementos de comutação. As linhas de transmissão transportam os bits entre as máquinas. Elas podem ser formadas por fios de cobre, fibra óptica ou mesmo enlaces de rádio. Os elementos de comutação são os computadores especializados que conectam três ou mais linhas de transmissão. Quando os dados chegam a uma linha de entrada, o elemento de comutação deve escolher uma linha de saída para encaminhá lo. Esses computadores são chamados atualmente de roteadores. Exemplo de uma rede de longa distância WAN Utilizando uma rede Já vimos que uma rede interliga computadores através de uma mídia de conexão e que o objetivo principal é o uso compartilhado de recursos. Mas como estes recursos são utilizados? Alguns exemplos de utilização de uma rede são mostrados a seguir: 1. Acesso a um site Web na Internet O cenário mostra um usuário acessando um site na Internet através de uma conexão compartilhada na rede local através de um sistema de Proxy / Firewall. 6

14 Cenário de acesso a um site na Internet Neste cenário o procedimento do usuário seria o seguinte: o usuário efetua um processo de logon (autenticação) no computador cliente fornecendo sua conta de usuário e uma senha secreta; o sistema confere a conta do usuário e sua senha utilizando o computador Domain Controller Windows 2000 que armazena todos os usuários do domínio; uma vez autorizado o usuário acessa a área de trabalho do computador cliente; o usuário abre o seu navegador de Internet Internet Explorer; digita no campo de endereço, o endereço do site que deseja acessar; este endereço é passado para o sistema de Proxy / Firewall que efetua o acesso a este site na Internet e devolve o resultado para o computador cliente; o usuário recebe no seu navegador a página Web acessada; o usuário continua acessando outros sites na Internet através do mesmo procedimento; finalmente o usuário fecha seu navegador. Repare que aqui também, para acessar a Internet, foi necessário primeiro, a identificação do usuário, pois o serviço de Proxy / Firewall só permite o acesso de usuários autorizados. 2. Envio de uma mensagem de correio eletrônico Cenário de envio de mensagem de correio eletrônico 7

15 Neste cenário o usuário utilizará um servidor de correio eletrônico para envio de uma mensagem para um destinatário externo à empresa. Neste cenário o procedimento do usuário seria o seguinte: o usuário efetua um processo de logon (autenticação) no computador cliente fornecendo sua conta de usuário e uma senha secreta; o sistema confere a conta do usuário e sua senha utilizando o computador Domain Controller Windows 2000 que armazena todos os usuários do domínio; uma vez autorizado o usuário acessa a área de trabalho do computador cliente; o usuário abre seu aplicativo cliente de correio eletrônico Outlook do Office; o aplicativo se conecta automaticamente com a caixa postal do usuário localizada no servidor de correio eletrônico Exchange Server; o usuário compõe uma mensagem de correio eletrônico no aplicativo, endereçada a um destinatário fora da empresa; envia a mensagem; a mensagem inicialmente vai até o servidor de correio eletrônico Exchange; este se conecta ao servidor SMTP do destinatário na Internet e a mensagem é enviada a este servidor; a mensagem chega à caixa postal de destino; o usuário verifica que a mensagem foi entregue, pois não recebeu indicação de erro; o usuário fecha o aplicativo. Repare que aqui também, foi necessário primeiro, a identificação do usuário, pois é através desta identificação que o servidor de correio Exchange localizou a caixa postal do usuário e permitiu o envio da mensagem. Estes são alguns exemplos de como uma rede é utilizada na empresa. 3. Outros exemplos de utilização de rede Podemos citar como outros exemplos de utilização de rede os seguintes cenários: uma aplicação que se utiliza de dados localizados em um servidor de banco de dados; uma conexão remota estabelecida desde a casa do usuário até a empresa; a utilização de uma impressora conectada na rede para imprimir um documento; a transmissão criptografada de dados confidenciais de um computador a outro; a conexão segura entre a rede da empresa matriz e suas filiais espalhadas pelo país. Podemos ver com isso que uma rede tem várias utilizações no ambiente atual da informática no mundo hoje. 8

16 Aula 02 Tipos de Rede Classificação dos tipos de redes Podemos classificar as redes quanto ao tipo da seguinte forma: Redes Par a Par Redes Baseadas em Cliente/Servidor Par a Par ou ponto a ponto? Peer to Peer é o termo em inglês para se referir às redes Par a Par. Ele é traduzido incorretamente para o português como ponto a ponto, e é utilizado com mais frequência que o termo Par a Par. Uma rede peer to peer e constituída de computadores ou outros equipamentos que não possuem um papel fixo de cliente ou de servidor na rede. A característica principal desta rede é que não há distinção entre computadores clientes ou servidores, em outras palavras, um computador pode agir tanto como cliente quanto como servidor de acordo com a transação iniciada por outro peer na rede. Isso significa que os computadores podem ser considerados, de certa forma, iguais. Não iguais do ponto de vista de desempenho ou de hardware, mas iguais na maneira como se comunicam e se relacionam na rede, e desta forma são tratados aos pares. Significa também que cada computador na rede tem a sua própria autonomia. Ele pode compartilhar os recursos que possui e nesse caso ele age como um servidor, e pode também obter ou acessar recursos de outros computadores, agindo como um cliente. 1. Características gerais de uma rede Par a Par As redes Par a Par possuem algumas características que lhe são peculiares e que as diferenciam das redes baseadas em servidor. Organização em Grupo de trabalho Um Grupo de trabalho é uma forma lógica de organizar usuários e computadores, visando principalmente à segurança e localização dos computadores pertencentes a uma mesma rede. Divide se normalmente uma rede local em grupos de trabalho, incluindo em cada grupo os computadores que pertencem a este grupo de trabalho. Isto faz com que os usuários possam localizar as informações e recursos de que precisam na rede mais facilmente. Por exemplo, ao buscar um recurso compartilhado na rede, como um diretório ou uma impressora, inicialmente deve se dirigir ao grupo de trabalho (ao qual o computador do usuário pertence), em seguida identifica se o computador do usuário e depois o recurso como é apresentado na tela ao lado, dentro de Windows 9.x. Essa estrutura organizacional e utilizada para ambientes de rede com plataforma Windows. 9

17 Exemplo de grupo de trabalho 2. Características de uma rede Par a Par Pequeno tamanho e baixo custo Uma rede Par a Par normalmente é uma rede pequena com uma média de até 20 computadores. É normalmente utilizada para atender as necessidades de pequenas empresas ou escritórios. Também é normalmente o modelo de uma rede doméstica, ou ainda de treinamentos em uma sala de aula. As redes pequenas têm um custo menor, pois se utilizam de computadores de pequeno porte e também de sistemas operacionais clientes que são mais baratos. Também não exigem pessoal altamente especializado e nem a figura do administrador para realizar o seu gerenciamento. Exemplo de rede par a par Baixa Segurança Pela própria organização de grupo de trabalho, as redes Par a Par tem mecanismos de segurança muito simples e de pouca eficácia. Normalmente, o ambiente onde é implantado não exige mecanismos mais sofisticados, pois em pequenos escritórios ou até em ambientes caseiros a segurança é inexistente ou de baixa utilização. Usuários bem treinados Os usuários de uma rede Par a Par devem ser muito bem treinados na utilização do sistema operacional utilizado, pois eles são os administradores de seus computadores. 10

18 As principais tarefas que estes usuários devem desempenhar são as seguintes: disponibilizar recursos para outros usuários na rede; acessar recursos encontrados em outros computadores na rede; realizar instalação e manutenção de softwares aplicativos; instalar e configurar protocolos de rede (em alguns casos); realizar tarefas de backup e manutenção de discos (em alguns casos). 3. A escolha de uma rede Par a Par Alguns dos fatores que devem ser considerados em um ambiente para a instalação de uma rede Par a Par são: os computadores devem estar localizados em um mesmo local físico, mesma casa ou mesmo prédio; a segurança da rede não deve ser considerada como um ponto relevante. Na rede Par a Par, como no caso do Windows 9.x, um usuário fornece no máximo uma senha para permitir acesso aos recursos de seu computador; os usuários da rede atuarão como seus próprios administradores. Eles devem compartilhar os seus recursos; a mídia de conexão será simples, sem utilização de dispositivos complexos como, por exemplo, roteadores; não se espera crescimento imediato da rede. Sistemas operacionais Como exemplos de sistemas operacionais que implementam redes Par a Par temos: Windows 9x Windows NT Workstation Windows 2000 Professional Windows XP Mac OS Linux Redes baseadas em Cliente/Servidor A principal característica de uma rede baseada em servidor é a distinção existente entre computadores clientes e servidores. Numa rede baseada em servidor temos computadores dedicados apenas a agir como servidores. Geralmente esses servidores ficam instalados em lugares centralizados e são mantidos por um administrador. Por sua vez, os usuários da rede possuem em suas escrivaninhas máquinas mais simples que são chamadas de clientes, com as quais eles acessam dados e recursos centralizados nos servidores. Quando acessamos uma página da WEB é empregado este mesmo modelo de rede, com o servidor WEB fazendo o papel de servidor e o seu computador pessoal fazendo o papel de cliente. De acordo com a maioria das condições um único servidor pode cuidar de um grande número de clientes. Neste modelo de rede sempre temos as aplicações clientes e as aplicações servidoras, que podemos chamar de processo cliente e processo servidor. Neste processo de comunicação, quando um cliente quer acessar uma aplicação no servidor a comunicação toma a forma de processo cliente enviando uma mensagem pela rede ao processo servidor, então o processo cliente aguarda por uma mensagem de resposta do processo servidor. Quando o processo servidor recebe a solicitação, ele executa o trabalho solicitado pelo processo cliente ou procura pelos dados solicitados pelo processo cliente e envia de volta uma resposta. Exemplo de um processo de rede baseada em cliente/servidor 1. Características gerais das redes baseadas em servidor Algumas características encontradas em redes baseadas em servidor: Administração centralizada 11

19 Na rede baseada em servidor tanto a administração quanto a segurança são centralizadas e gerenciadas por uma pessoa especializada denominada Administrador. Algumas tarefas realizadas por um administrador são: administrar credenciais de usuários para identificação de acesso na rede; controlar a permissão de acesso aos recursos no servidor; realizar operações de backup (cópia de segurança dos dados); planejar e proporcionar o crescimento da rede em função das necessidades da empresa e dos usuários. Alta Segurança A segurança é uma das principais razões pelas quais uma empresa passa a utilizar uma rede baseada em cliente/servidor. Numa rede baseada em cliente/servidor o administrador cuida da segurança dos recursos disponibilizados no servidor e, portanto, pode monitorar mais de perto quem acessa ou não estes recursos. Isto é o ideal em grandes estruturas que necessitam de ambientes mais seguros e melhor controlados. Neste modelo de rede normalmente temos um processo de autenticação de usuários que necessitam acessar recursos encontrados em servidores. Esta autenticação exige que somente usuários cadastrados tenham acesso aos servidores. Também cada recurso encontrado nos servidores é protegido por um conjunto de permissões de acesso, indicando que o usuário pode ter acesso a cada recurso e que nível de acesso é possível. Maiores tamanhos e custo mais elevado Uma rede baseada em servidor normalmente é utilizada em médios e grandes ambientes, indo de poucas máquinas até milhares de computadores espalhados pelo mundo. Para controlar este grande ambiente, são necessários servidores, estruturas físicas de rede e sistemas operacionais mais sofisticados, com isso aumentando significamente o custo total da solução. Organização em estruturas mais complexas tais como domínios Numa rede baseada em servidor temos estruturas de organização mais complexas do que grupos de trabalho, tais como, no caso de redes Microsoft, o conceito de domínio. Numa estrutura, como por exemplo, de domínio, todos os computadores clientes, servidores e também todos os usuários e recursos estão debaixo de uma mesma estrutura lógica que, principalmente garante o esquema de segurança de acesso dentro da estrutura. Exemplo de estrutura de domínio Windows Server 2003 Nesta estrutura somente quem pertence e está cadastrado tem acesso aos recursos, garantindo assim que ninguém de fora possa ter acesso indevido. Estas estruturas muitas vezes formam se mundialmente. 12

20 2. A escolha de uma rede baseada em Cliente/Servidor Alguns dos fatores que devem ser considerados em um ambiente para a instalação de uma rede baseada em cliente/servidor são: um possível crescimento da rede tanto em relação ao número de clientes quanto ao número de servidores; necessidade de maior segurança de acesso a recursos e à própria rede; estrutura envolvendo conectividade de redes MAN ou WAN; serviços mais complexos e dedicados tais como correio eletrônico, banco de dados ou Internet. 3. Sistemas operacionais Como exemplos de sistemas operacionais que implementam redes baseadas em servidor, temos: Windows NT Server Windows 2000 Server Windows Server 2003 Novell Netware Linux Unix Redes Cabeadas e Sem Fio As redes podem ser implantadas de duas formas: Cabeadas Sem Fio Nas redes cabeadas toda a infraestrutura de rede utiliza cabos para interligação dos ativos de rede. Ativos são todos os equipamentos que atuam na rede recebendo e emitindo sinais (switches, computadores, roteadores, etc.). Essa estrutura segue padrões de topologia, arquiteturas e tecnologias de transmissão de dados que serão estudados mais adiante neste material. Com a evolução das redes a necessidade de mobilidade aumentou e chegamos às redes sem fio. Redes sem fio ou redes wireless são redes que não possuem cabos para a interligação dos clientes finais da rede no caso os computadores clientes. Uma característica das redes wireless é que quase sempre estará ligada a uma rede cabeada, principalmente em casos que esta rede tenha acesso a uma infraestrutura maior como a Internet, por exemplo, sempre a estrutura de redes cabeadas estará presente fazendo parte da conexão das redes wireless. Existem várias tecnologias para implantação de uma rede wireless, e mais a frente temos uma unidade inteiramente dedicada a este modelo de rede. 13

21 Aula 03 Elementos de uma rede Elementos da rede Para a constituição de uma rede temos vários elementos. Os elementos vão de hardware a softwares que são necessários para a implantação e utilização da rede. Os elementos básicos da rede são: Cliente Servidor Usuários Administrador Placas de rede Mídias Modem Sistemas operacionais de rede Protocolos de rede Topologia Vamos a seguir detalhar cada um desses elementos para começarmos a identificar o papel de cada um no cenário da rede. Cliente Um cliente em uma rede corresponde a todo computador que busca a utilização de recursos compartilhados ou o acesso a informações que se encontram em pontos centralizados desta rede, também pode ser conhecido como host. Servidor Um servidor em uma rede corresponde a um computador que centraliza o oferecimento de recursos ou informações compartilhadas e que atende as requisições dos computadores clientes da rede. Usuários Os usuários representam a parte mais importante da rede, pois sem eles não teria sentido em ter as redes de computadores. Todos os serviços desenvolvidos e implantados em uma rede de computadores são exclusivamente para atender as necessidades dos usuários. Portanto o papel do mesmo deve ser bem desenvolvido, pois ele pode fazer uma grande diferença no seu trabalho como administrador de rede. Um usuário bem treinado significa menos trabalho para o administrador da rede e uma maior segurança para a empresa. Políticas de uso e de segurança sempre devem se fazer presentes no ambiente corporativo para ambos usuários e administradores consigam extrair o máximo beneficio da rede. 14

22 Administrador O administrador de uma rede corresponde à pessoa que cuida do gerenciamento e administração dos servidores e dos recursos compartilhados. Ele também é responsável por toda a segurança de acesso na rede. Dentre suas atribuições podemos citar: instalação e ampliação da rede local; acompanhar o processo de compra do material necessário para manutenção da rede local junto com o SAT (Setor de Assistência Técnica), orientando o processo de compra e mantendo contato com os fornecedores de equipamentos e materiais de informática; instalar e configurar a máquina gateway da rede local seguindo as orientações "Normas de Utilização"; orientar e/ou auxiliar os administradores das sub redes na instalação/ampliação da sub rede; manter em funcionamento a rede local, disponibilizando e otimizando os recursos computacionais disponíveis; executar serviços nas máquinas principais da rede local, tais como: gerenciamento de discos, fitas e backup's, parametrização dos sistemas, atualização de versões dos sistemas operacionais e aplicativos, aplicação de correções e patches; realizar abertura, controle e fechamento de contas nas máquinas principais do domínio local, conforme normas estabelecidas; controlar e acompanhar a performance da rede local e sub redes bem como dos equipamentos e sistemas operacionais instalados; propor a atualização dos recursos de software e hardware aos seus superiores; manter atualizado os dados relativos ao DNS das máquinas da rede local; divulgar informações de forma simples e clara sobre assuntos que afetem os usuários locais, tais como mudança de serviços da rede, novas versões de software, etc.; manter se atualizado tecnicamente através de estudos, participação em cursos e treinamentos, listas de discussão, etc.; garantir a integridade e confidenciabilidade das informações sob seu gerenciamento e verificar ocorrências de infrações e/ou segurança; comunicar qualquer ocorrência de segurança na rede local que possa afetar a rede local e/ou Internet; promover a utilização de conexão segura entre os usuários do seu domínio. Tendo como foco principal os serviços de Rede e equipamentos a que ele compete; colocar em prática a política de segurança de redes, além de desenvolvê la. Placas Adaptadoras de Rede Para que um computador possa se conectar numa mídia de redes é necessário que exista uma expansão em seu hardware para permitir essa comunicação. Esta expansão é denominada placa adaptadora de rede e pode se apresentar de duas formas: como uma placa de expansão conectada em um slot vazio do computador; Conector BNC (Cabo Coaxial) Conector AUI Conector RJ-45 (Par Trançado) 15

23 ou embutida na própria placa principal do computador. Cada placa adaptadora de rede tem algumas características importantes, tais como: barramento de conexão; conector de mídia; padrão; velocidade; driver; endereço físico. Cada uma destas características define como uma placa funciona e também determina a escolha de uma placa adequada para cada tipo de rede. 1. Barramento de conexão Uma placa adaptadora de rede na forma de uma placa de expansão pode se utilizar dos seguintes barramentos ou conexões com a placa principal do computador: ISA mais antigo, hoje em desuso; PCI o mais comum hoje em dia; PCMCIA apresenta se como cartões para uso em notebooks e palmtops; USB apresenta se como um adaptador externo. 2. Conector de mídia Baseado na mídia a ser utilizada, cada placa adaptadora de rede pode apresentar os seguintes conectores necessários para ligar a mídia RJ45 o mais comum utilizado com cabo de par trançado; BNC mais antigo, utilizado com cabo coaxial em desuso; AUI utilizado com adaptadores para coaxial ThickNet em desuso; ST/SC utilizados para fibra óptica. 16

24 3. Padrão Um padrão também pode ser considerado a arquitetura de rede que será utilizada. Uma placa adaptadora de rede pode, hoje, utilizar um dos seguintes padrões de rede: Ethernet o mais comum padrão de mercado; Token Ring mais antigo em desuso; FDDI utilizado em redes de fibra óptica MAN; WLAN redes sem fio. 4. Velocidade Dentro de cada padrão existem diferentes velocidades de transmissão como, por exemplo, no caso do padrão Ethernet: GigaBit Ethernet 1000 Mbits/s; Fast Ethernet 100 Mbits/s; Standard Ethernet 10 Mbits/s. 5. Endereço físico Cada placa adaptadora de rede vem com um endereço já designado no fabricante, que unicamente identifica esta placa dentro da rede. Este endereço é formado internamente como um número de 48 bits e visualizado externamente como um conjunto de 12 caracteres hexadecimais. Este endereço é fornecido pelo fabricante com base em faixas de endereços obtidas do IEEE, que é um órgão internacional para a definição de padrões para componentes eletro eletrônicos. O endereço físico também é denominado endereço MAC e é exclusivo de cada placa adaptadora de rede. Este endereço está associado a camada 2 do modelo OSI que veremos adiante. Um endereço MAC pode ser definido como: 02:2D:5E:00:31:03 Os três primeiros octetos são destinados à identificação do fabricante, os três posteriores são fornecidos pelo fabricante. É um endereço universal, não existem, em todo o mundo, duas placas com o mesmo endereço. Apesar de ser predefinido pelo fabricante, este endereço pode ser modificado através de utilitários que geralmente 17

25 acompanham a placa. Para haver a comunicação entre dois computadores os mesmos têm que se reconhecer através dos endereços MACs de cada um, ou seja, para a máquina A se comunicar com a máquina B, a máquina A deverá saber o MAC da máquina B e a máquina B deverá saber o MAC da máquina A. O endereço MAC não pode ser configurado como FF FF FF FF FF, pois este endereço é reservado para operações de Broadcast (difusão de dados na rede). A utilização do endereço MAC pode ser demonstrada no seguinte procedimento: ao receber um pacote de informação pela mídia, a placa adaptadora de rede examina este pacote; na área inicial do pacote encontra se um campo que contém o endereço físico de destino deste pacote; a placa adaptadora de rede só aceita pacotes cujo endereço físico de destino corresponda ao endereço MAC desta placa, ou corresponda a um pacote Broadcast (difusão) onde o endereço seja FFFFFFFFFFFF ; se não houver correspondência então o pacote é ignorado. Podemos então resumir que a função de uma placa adaptadora de rede é examinar todos os pacotes de informação que passam pela mídia e aceitar somente aqueles destinados ao computador que implementa esta placa. 6. Escolha da placa adaptadora de rede A escolha de uma placa adaptadora de rede basicamente depende do tipo da rede a ser implementada e das necessidades de velocidade e conexão. Cabeamento de rede Quando utilizamos o termo cabeamento de rede estamos nos referenciando ao conjunto formado pelos meios guiados de transmissão como os fios de cobre e os cabos de fibra óptica, e os demais acessórios que compõem este cenário e são responsáveis pela interligação dos diversos dispositivos componentes de uma rede com o objetivo de transferir algum tipo de informação entre os dispositivos. De uma maneira geral a função de qualquer meio de transmissão é carregar o fluxo de informação através da rede, ficando essa capacidade de transmissão limitada apenas pelas características particulares de cada meio. Dentre as características do cabeamento metálico, que devemos observar ao montar uma rede podemos destacar como mais importantes a resistência e a impedância. A resistência representa a perda de energia que um sinal sofre ao trafegar por um meio metálico. Através desse parâmetro que se discute não só a taxa de transmissão como a distância máxima permitida, qualquer que seja o tipo do meio metálico. A impedância é uma característica elétrica complexa que envolve a resistência e a reatância e que só pode ser medida com equipamentos apropriados. Os cabos de rede devem ter uma impedância especifica para que possam funcionar com os componentes elétricos das placas de interface. A correta impedância do cabo evita a perda de sinal e as interferências. A distância entre dois condutores, o tipo de isolamento e outros fatores especificam uma determinada impedância elétrica para cada tipo de cabo. Os fabricantes hoje respeitam normas internacionais para a fabricação de cabos de redes. Convém salientar que o desempenho da rede não é expresso por sua taxa de transmissão em bits, mas sim por sua banda de frequência de operação. Por esse motivo, dentro dos padrões de cabeamento foram criados grupos de especificações chamados categorias ou níveis, que definem a aplicação dos cabos e conectores em função da banda de frequência de operação. Quanto maior for a classificação do cabo ou acessório, tanto maior é a sua capacidade de transmitir dados. O processo de cabeamento corresponde a conectar todos os computadores numa rede utilizando o tipo de cabo correto em cada situação diferente que se encontrar. Para cabear as redes, podem se usar os seguintes tipos de cabos: Coaxial; Par Trançado; Fibra Óptica. Cada um dos tipos de cabos tem suas vantagens e desvantagens. Também cada tipo tem sua aplicação específica. 18

26 Cabo Coaxial Inicialmente o cabo coaxial é o tipo de mídia mais antigo, utilizado nas primeiras redes locais de computadores e para transmissão a longa distância nos sistemas de transmissão das concessionárias de telefonia fixa. Hoje praticamente já não encontramos redes com este tipo de cabo. O cabo coaxial se caracteriza por ter apenas um núcleo condutor central, protegido por um protetor isolante envolto por um condutor cilíndrico na forma de malha entrelaçada que age como uma blindagem ou aterramento e tudo coberto por uma capa plástica protetora. O cabo coaxial é também muito utilizado em outras áreas tais como sonorização e Tv/Vídeo. Na área de redes o cabo coaxial se apresenta em duas formas: Coaxial ThinNet; Coaxial Thicknet. 1. Coaxial ThinNet Cabo coaxial fino ou ThinNet, é também conhecido como cabo coaxial banda base, ThinEthernet ou 10Base2 (10=taxa de tranmissão 10 Mbps, Base=Banda Base, 2=Comprimento 200Mts). É mais encontrado nas redes internas por ser mais fino (de onde sai o nome Thin Fino) e mais fácil de ser manuseado. É utilizado para transmissão digital possuindo impedância característica de 50 Ohms. Foi a mídia mais empregada nas redes locais na década de 80. O conector utilizado neste tipo de cabo é o conector BNC que preso a ponta de um cabo é conectado em outro conector denominado T BNC, o qual vai conectado à placa adaptadora de rede. Outra característica importante é a necessidade da presença do Terminador nos últimos conectores T BNC em cada uma das pontas da rede. Este terminador interrompe a transmissão do sinal, evitando que o sinal retorne e gere uma colisão na rede anulando toda a transmissão da rede. Esta característica de interromper o sinal em uma ponta é a razão de se incluir ou retirar um computador da rede, ter toda a transmissão de rede interrompida até o computador ser incluído ou removido e os cabos novamente conectados. 2. Cabo ThickNet O cabo ThickNet foi menos utilizado em redes, principalmente pela dificuldade de manuseio por ser um cabo mais grosso (de onde deriva o nome Thick Grosso), também é conhecido como Thick Ethernet ou 10Base5 (10=taxa de transmissão 10 Mbps, Base=Banda Base, 5=Comprimento 500Mts). Sua composição se assemelha ao ThinNet diferenciando se na espessura que chega aos 10mm. Em redes locais, para fazer uma divisão da banda em dois canais ou caminhos é utilizado: Tranmissao(Inbound); Recepção(Outbound). As principais características das redes locais utilizando este tipo de cabo estão na utilização para integração dos serviços de voz, dados e imagens chegando também a automação de escritórios. 19

27 O cabo ThickNet utiliza os chamados conectores do tipo Vampiro que na verdade são transceptores que convertem o sinal para um outro cabo denominado AUI que é ligado à placa adaptadora de rede de cada computador. 3. Comparativo entre cabos coaxiais ThinNet e ThickNet A seguinte tabela indica as velocidades e distâncias máximas por especificação dos cabos do tipo coaxial: Tipo Velocidade Distância Máxima Transmissão Topologia ThinNet 10 Mbps 185m Banda Base Barramento ThickNet 10 Mbps 500m Banda Base Barramento 4. Preparação do cabo tipo coaxial Para preparar um cabo coaxial é necessário utilizar um alicate especial que corta e prende o cabo. Este processo é denominado crimpar o cabo. A situação atual deste tipo de cabo é o seu total desuso devido as limitações de velocidade e dificuldade de instalação devido a rigidez que os mesmos apresentam, principalmente o ThickNet. Dificilmente você encontrará redes com este tipo de cabeamento, mas caso ainda encontre é um bom começo para aplicar os seus conhecimentos e sugerir a sua troca. Cabo Par Trançado O cabo par trançado é o padrão mais utilizado hoje em dia, por causa principalmente de sua facilidade de manipulação e das taxas de transmissão por eles alcançadas. O cabo par trançado recebe este nome por ser formado de 4 pares de fios trançados par a par num total de 8 fios que transmitem a informação pela rede. Esta forma de cabo deriva da utilização em telefonia (no caso da telefonia são apenas 2 pares) No caso da utilização em rede podem ser divididos em 2 tipos: UTP (unshielded twisted pair) não blindado; STP (shielded twisted pair) blindado. 20

28 1. UTP Cabo de par trançado não blindado (UTP) é um meio de fio de quatro pares usado em uma variedade de redes. Cada um dos 8 fios individuais de cobre no cabo UTP é coberto por material isolante. Além disso, cada par de fios é trançado em volta de si. Esse tipo de cabo usa apenas o efeito de cancelamento, produzido pelos pares de fios trançados para limitar a degradação do sinal causada por EMI e RFI. Para reduzir ainda mais a diafonia entre os pares no cabo UTP, o número de trançamentos nos pares de fios varia. Como o cabo STP, o cabo UTP deve seguir especificações precisas no que se refere à quantidade de torcidas ou trançados que são permitidos por metro de cabo. O cabo UTP pode ser dividido em categorias, sendo que as mais utilizadas são as categorias 3, 5 e 5e. A seguinte tabela descreve as categorias e sua aplicação: Categoria Descrição Velocidade 3 4 pares trançados, mas utiliza se apenas 2 pares 10 Mbps 5 4 pares trançados 100 Mbps 5e 4 pares trançados com fios de alta qualidade Aprox. 200 Mbps 6 4 pares trançados com isolamento mais avançado Aprox. 600 Mbps 7 Múltiplos pares com isolamento individual por fio (nova muito rara) Aprox. 1 Gbps O cabo categoria 5 segue um padrão de cores conforme o seguinte: Par Cor Azul e Branco 1 Azul Laranja e Branco 2 Laranja Verde e Branco 3 Verde Marrom e Branco 4 Marrom Dicas: Esta sequência apenas mostra a ocorrência das cores e não a sequência de montagem no conector. 2. STP O cabo de par trançado blindado (STP) combina as técnicas de blindagem, cancelamento e trançamento de fios. Cada par de fios é envolvido por uma malha metálica. Os dois pares de fios são totalmente envolvidos por uma malha ou folha metálica. Geralmente é um cabo de 150 Ohm. Conforme especificado para utilização nas instalações de rede Token Ring, o STP reduz o ruído elétrico dentro dos cabos como ligação dos pares e diafonia. O STP reduz também ruídos eletrônicos externos dos cabos, por exemplo, a interferência eletromagnética (EMI) e interferência da frequência de rádio (RFI). O cabo de par trançado blindado compartilha muitas das vantagens e desvantagens do cabo de par trançado não blindado (UTP). O STP oferece maior proteção contra todos os tipos de interferência externa, mas é mais caro e difícil de instalar do que o UTP. 21

29 Um novo híbrido do UTP como o STP tradicional é o Screened UTP (ScTP), também conhecido como Foil Twisted Pair (FTP). O ScTP é basicamente o UTP envolvido em uma blindagem de folha ou malha metálica. ScTP, como o UTP, também é um cabo de 100 Ohm. Muitos instaladores e fabricantes de cabos podem utilizar o termo STP para descrever cabeamento ScTP. É importante entender a maioria das referências feitas a STP hoje na verdade referemse a cabeamento blindado de quatro pares. É altamente improvável que o verdadeiro cabo STP seja usado em um trabalho de instalação de cabos. Os materiais da blindagem metálica no STP e no ScTP precisam estar aterrados nas duas extremidades. Se o aterramento for feito incorretamente ou se houver qualquer descontinuidade no comprimento inteiro do material blindado, o STP e o ScTP podem se tornar suscetíveis a grandes problemas de ruído. Eles são suscetíveis porque permitem que a blindagem funcione como uma antena captando sinais indesejados. Entretanto, esse efeito atua nas duas direções. A blindagem não só impede que as ondas eletromagnéticas entrantes causem ruído nos fios de dados, mas também minimiza a saída das ondas eletromagnéticas irradiadas. Essas ondas poderiam causar ruídos em outros dispositivos. Os cabos STP e ScTP não podem percorrer distâncias tão longas como outros meios de rede como cabo coaxial ou fibra óptica, sem que o sinal seja repetido. Mais isolamento e blindagem se combinam para aumentar consideravelmente o tamanho, peso e custo do cabo. Os materiais de blindagem tornam as terminações mais difíceis e suscetíveis a más práticas de instalação. Entretanto, o STP e o ScTP ainda têm seu lugar, especialmente na Europa ou em instalações onde EMI e RFI são intensos próximo ao cabeamento. 3. Velocidades e distâncias O cabo de par trançado é utilizado nas seguintes tecnologias Ethernet: Standard Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Em qualquer uma destas tecnologias a distância máxima entre os pontos de conexão não pode ultrapassar 100m por especificação. A seguinte tabela mostra as velocidades atingidas em cada tecnologia: Tecnologia Velocidade Standard Ethernet 10 Mbps Fast Ethernet 100 Mbps Gigabit Ethernet 1 Gbps 4. Conectores O cabo de par trançado usa o conector RJ 45 padrão com 8 pinos. O cabo é montado com um conector em cada extremidade utilizando um padrão de montagem conforme normas definidas pela TIA/EIA. Existem vários padrões de montagem, mas o mais importante é seguir o mesmo padrão em toda a rede e principalmente nas duas extremidades do cabo. As tabelas mostram os padrões mais utilizados, o TIA/EIA T568A e T568B. T568A 22

30 Número Pino Par Uso Cor 1 3 Transmite Branco com verde 2 3 Recebe Verde 3 2 Transmite Branco com laranja 4 1 Recebe Azul 5 1 Transmite Branco com azul 6 2 Recebe Laranja 7 4 Transmite Branco com marrom 8 4 Recebe Marrom T568B Número Pino Par Uso Cor 1 3 Transmite Branco com Laranja 2 3 Recebe Laranja 3 2 Transmite Branco com Verde 4 1 Recebe Azul 5 1 Transmite Branco com azul 6 2 Recebe Verde 7 4 Transmite Branco com marrom 8 4 Recebe Marrom Os padrões acima são utilizados na conexão de computadores e dispositivos, tais como hubs ou switches. Quando é necessário ligar dois computadores diretamente um ao outro, ou dois dispositivos um ao outro, utiliza se o conceito de cabo crossover que é a inversão de uma das pontas do cabo entre os pinos que transmitem e recebem. Para se conseguir isso fazemos uma ponta no padrão T568A e a outra ponta no padrão T568B. 5. Preparação do cabo de par trançado O cabo de par trançado também é preparado utilizando se um alicate especial que efetua a crimpagem do cabo. Podemos utilizar também testadores para checar se a crimpagem do cabo está correta e se o mesmo não está fechando curto entre os pares. Exemplo de Testador de cabo UTP/STP Exemplo de Alicate de Crimpar cabos UTP/STP 23