Curso de Instalação e Gestão de Redes Informáticas

Transcrição

1 ESCOLA PROFISSIONAL VASCONCELLOS LEBRE Curso de Instalação e Gestão de Redes Informáticas TIPOLOGIA DE REDES José Vitor Nogueira Santos FT Mealhada, 2009

2 ON-LINE Em menos de dez anos, os portugueses adoptaram a Internet como parte integrante da sua vida, indispensável já tanto para o trabalho como para o lazer. Para ilustrar esta realidade basta referir que os últimos dados oficiais contabilizam, hoje, uma média mensal de cerca de oito milhões de acessos (domésticos e empresariais) à Internet! Mas, apesar de impressionante, este número será com certeza apenas só mais um marco na imparável caminhada, cuja evolução a seguir se relata rumo a um futuro onde as distâncias se medem cada vez mais por cliques. ANOS 80 - Primeiro nó da EARN (European Academic and Research Network) e primeiro nó da EUnet. - Criação da FCCN (Fundação para o Cálculo Científico Nacional) que instala a primeira rede de âmbito nacional - a RCCN (Rede da Comunidade Científica Nacional) O PUUG (Portuguese Unix Users Group) inicia o serviço de gateway de correio electrónico via UUCP (Unix-Unix Copy Protocol) ou TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) PUUG inicia o acesso à USENET (operador da rede EUnet) e serviço FTP. - A FCCN inicia registos de domínios em.pt. - O LNEC (Laboratório Nacional de Engenharia Civil) activa o primeiro servidor web nacional Acessos web dial-up só para BBS (Bulletin Board System) - boletins de texto através dos quais dois ou mais utilizadores podiam conversar usando o teclado do computador. - Em Dezembro, há 40 domínios. pt registados António Saraiva no Blitz (e mais tarde na Exame Informática), Paulo Querido no Expresso e José Victor Malheiros no Público começam a escrever textos sobre a Internet e a chamar a atenção do grande público para o fenómeno www. - O PUUG começa a disponibilizar acesso à Internet a cerca de cem empresas e a cerca de 50 utilizadores particulares. - Seminário Portugal na Internet que se realizou no LNEC organizado pela FCCN, PUUG, Agência de Inovação e José Magalhães O rato é inventado por Douglas Engelbart. Só por volta de 1983 é que é utilizado pela Apple e só em 1987 pela IBM II

3 1966 Efectuada a primeira experiência com redes de área global (Wan). Chama-se ARPANET 1965 James Russel inventa o compact disc 1967 IBM inventa a disquete e a Fairchild Semiconductor Inc. apresenta o primeiro chip de RAM de 256 bits - Em Junho, a Esotérica começa a fornecer acesso à Internet em modo off-line e sem world wide web. - Em Setembro, a Telepac inaugura o serviço de acesso à Internet em modo terminal, com uma velocidade máxima de acesso de bps. - Nasce o SAPO (Serviço de Apontadores Portugueses) pela mão da equipa do Centro de Informática na Universidade de Aveiro. - O jornal Blitz é a primeira publicação portuguesa com edição na web. - É criada a primeira página portuguesa na Internet. Está identificada na net como s700.uminho.pt/homepage-pt.html e é da autoria de José Pina Miranda, da Universidade do Minho Telepac disponibiliza serviço de acesso à Internet com World Wide Web com uma velocidade máxima de bps. - José Magalhães lança o livro Roteiro Prático da Internet, um êxito de vendas. - A Telepac atinge dois mil clientes Internet. - Em Julho, a Esotérica inicia o fornecimento de acessos à Internet em modo online, totalizando 400 clientes. - Em Julho, surge a IP Global, com origem no INESC, e que se assume como novo operador. - A Rádio Comercial é a primeira rádio portuguesa a emitir em directo via web. - Primeira edição do Público Online, da responsabilidade técnica da Faculdade de Ciências, Lisboa A Telepac lança o NetPac (um pacote de acesso pré-pago à Internet). - Abre a CidadeVirtual da Telepac, um portal de comércio electrónico, seguindose o Shopping CenterVirtual da Esotérica e o HiperVirtual da Consiste. - Abre o primeiro CiberCafé em Portugal. Chama- -se Cyber.Bica, fica no Chiado em Lisboa, e disponibiliza ligações à Net, por 500 escudos (2,50 euros) por cada meia-hora de utilização A Telepac disponibiliza o primeiro IP dinâmico com acesso RDIS para utilizadores domésticos. III

4 - Polémica entre o Governo e a FCCN em torno do sufixo gov.pt. A FCCN acusa o Ministro da Ciência e Tecnologia, Mariano Gago, de querer governamentalizar a Internet portuguesa. O domínio acabaria por ser desactivado pela FCCN com a desaprovação do Governo. - Realiza-se na FIL a primeira edição da Internet World organizada pela Esotérica e pela Mecklermedia. - Grupo português de hackers auto-denominado Toxyn ataca as páginas web de organismos oficias da Indonésia numa campanha política a favor da independência de Timor-Leste. - Diário da República é disponibilizado on-line. - Primeiras iniciativas de homebanking portuguesas pelo Banco Português do Atlântico, o BCI, o Banco Nacional Ultramarino e o Barclays Bank - O SAPO abdica da natureza académica e passa a ser gerido pela empresa Navegante, criada pelos membros fundadores do SAPO, mas agora com um objectivo comercial. A maior polémica da Internet portuguesa? Quando o Ministério da Cultura mandou encerrar o Terravista acusando-o de alojar páginas de divulgação de pornografia Nasce a Intel. É desenvolvida a tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon) 1969 (Julho) O Homem chega à Lua. A tecnologia dá a ajuda essencial para o sucesso da missão Xerox desenvolve a primeira impressora a laser de alta velocidade: EARS RCA faz o primeiro LCD experimental. É usado num relógio digital Forma-se a ATARI e testa-se o PONG. É concebido o primeiro programa de mail para a ARPANET 1974 Intel apresenta o 8080 a 2MHz. Um 8008 muito melhorado Sharp desenvolve o LCD. É criado o conceito de Ethernet para redes locais Bill Gates e Paul Allen fundam a MicroSoft IV

5 O projecto MegaMail é lançado pela FCCN, Telecel e Microsystems com o objectivo de disponibilizar um milhão de endereços de gratuitos. - O portal Terravista é relançado pela Jazztel. - Lançamento do cartão Net-Net, o primeiro cartão de crédito destinado a compras on-line numa iniciativa da Unibanco. - Activação da NetViagens.com, a primeira agência de viagens com existência exclusiva na Net. - Lançamento do SIC Online, o portal multimédia da estação televisiva SIC. - Abre a delegação portuguesa do Submarino.com, a maior loja electrónica dedicada a produtos de entretenimento Aberto o registo para os primeiros subdomímios.pt:.nome.pt,.org.pt, int.pt, edu.pt, net.pt, gov.pt e com.pt. - Governo lança o portal Infocid. - SAPO lança o SIM, o primeiro Serviço de Instant Messaging português. - Rui Zink lança O Surfista, o primeiro livro interactivo em que os leitores podem continuar a história on-line. - A loja Submarino.com encerra actividade. - TAP inicia a venda de bilhetes de avião on-line. - Português é o sexto idioma mais falado na Net. - Primeira edição do Minho Campus Party, uma LAN party motivada por grandes velocidades de acesso à Net. - A SIBS e a Unicre lança o cartão MBNet exclusivo para pagamentos on-line Portal Vizzavi substitui o Netc na sequência da compra da Telecel pela Vodafone. - É activada a Loja do Cidadão On-line e o Governo inaugura presença oficial na Net com a activação de um portal próprio. - Level.pt é o primeiro portal de jogos português, é lançado pela Sonae. - Oni e PT disponibilizam ADSL residencial Possibilidade de entrega do IRS pela Internet. - A Porto Editora activa a Infopédia, a primeira enciclopédia portuguesa na Internet. - Açores criam a primeira NetEscola portuguesa que permite assistir às aulas via web. - Iniciativa e-u - Campus Virtuais que permite o acesso à Internet nos campus universitários através de hot spots via wi-fi. - UMIC anuncia Iniciativa Nacional de Banda Larga para divulgar e masssificar este tipo de acesso. - Portugal adere ao serviço de rede IPv6. V

6 - Surgem os novos motores de busca Cusco, AEIOU e a versão portuguesa do AltaVista. - O Ministério da Cultura assume a gestão do portal Terravista como parte da estratégia de transpor para a Internet a língua e a cultura portuguesas Abre a Mediabooks, a primeira livraria on-line portuguesa, pela mão da Texto Editora. - Governo apresenta programa Internet na Escola que tem como objectivo a colocação de um PC com ligação à Net em todas as bibliotecas. - Criação da Fundação da Fronteira Electrónica em Portugal, uma organização destinada a proteger a privacidade e liberdade de expressão na Net. - O Terravista é encerrado por decisão do Ministério da Cultura (entidade gestora do portal) devido ao alojamento local de páginas de conteúdos pornográficos. Outros utilizadores alojados protestam. - Em Setembro, a Saber&Lazer compra o SAPO à Navegante. - O Sapo lança um serviço de gratuito, um shopping virtual assim como novas e melhoradas funcionalidades de pesquisa Activação do Diário Digital, o primeiro jornal diário português exclusivamente publicado on-line. - Lançamento do PortugalMail, um serviço nacional correio electrónico. - A Sonae compra a IP Global, a Esotérica é adquirida pela ViaNet.Works e a Telecel entra no mercado web com o Netc. - Dia de 6 de Junho é decretado o Dia do Movimento Greve.Net pelos utilizadores nacionais que reclamam por uma tarifa única (plana) para aceder e navegar na Net. - PT Multimédia adquire o portal SAPO. - NetSapo da Telepac, Netc da Telecel e Clix da Novis, massificam a Internet grátis, o modelo de acesso em que o utilizador paga pela navegação o preço de uma chamada local contra o modelo anterior em que havia lugar ao pagamento obrigatório de um preço de subscrição fixo. A maior evolução. E tudo começou, em 1994, no Centro de Informática da Universidade de Aveiro É constituída a ARPANET. Só estão ligados 4 computadores. Anos mais tarde dá origem à INTERNET 1971 IBM desenvolve a linguagem PASCAL e primeira disquete de Intel apresenta o primeiro microprocessador: o 4004 (4 bits). Também inventa a ROM (Read Only Memory) VI

7 1972 Intel apresenta o 8008, o primeiro microprocessador a 8bits Lançamento do Portal do Cidadão e da B-On, a Biblioteca do Conhecimento Online. - Blogue Abrupto de Pacheco Pereira recebe 13 mil visitas diárias e é endereço de referência junto da opinião pública nacional. - Vírus MyDoom infecta 14% dos PC do País Portal do Cidadão Móvel. - Há 600 mil blogues portugueses. - A FCCN aprova o registo de domínios com recurso a caracteres portugueses. - Mais de 600 mil utilizadores de banda larga. O que é uma Rede? Uma rede é um conjunto de sistemas ou equipamentos ligados entre si. O que é uma Rede Informática? À semelhança de uma rede telefónica, uma rede de computadores é constituída por computadores ligados entre si por forma a partilharem recursos. A ligação entre computadores pode ser efectuada de diversas formas, seja por fio de cobre, fibra óptica ou por ligação sem fios (wireless) seja esta por ondas de rádio ou por infravermelhos. Tipos de redes informáticas Podemos classificar uma rede segundo a sua abrangência: LAN (Local Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) WAN (Wide Area Network) PAN (Personal Area Network) Tipos de redes informáticas segundo a área de abrangência VII

8 LAN Neste tipo de rede todas as máquinas encontram-se dentro do mesmo espaço físico, num edifício por exemplo. MAN Rede dispersa por um espaço geográfico mais amplo, uma cidade por exemplo. Neste tipo de redes temos por exemplo várias redes LAN interligadas através de modems ou routers, sendo esta ligação efectuada através da linha telefónica, cabo ou wireless. WAN Rede semelhante à rede MAN mas de maior abrangência. Temos como exemplo de uma rede WAN, a Internet. PAN Este conceito surgiu há relativamente pouco tempo com o aparecimento de novos equipamentos de pequenas dimensões como os telemóveis e PDA s. Consiste numa tecnologia de rede formada por nós muito próximos uns dos outros, utilizando por exemplo a tecnologia bluetooth Chama-se topologia à disposição física dos computadores relativamente às cablagens e acessórios que os unem. São várias as topologias existentes: Bus/Barramento Estrela/Star Anel/Ring Malha/Mesh VIII

9 Ponto-a-Ponto ou Peer-to-Peer Híbridas/Mistas (ex. star-ring) As topologias podem ser descritas física e logicamente. A topologia física é a verdadeira aparência ou layout da rede, enquanto que a lógica descreve o fluxo dos dados através das redes. BUS Este tipo de topologia era bastante comum em redes Ethernet, mas caiu em desuso por actualização tecnológica. As máquinas estão ligadas por um cabo coaxial que passa por todas elas. O acoplamento de cada adaptador de rede (placa de rede) ao cabo pode ser feito de dois modos distintos, dependendo do cabo utilizado, que poderá ser coaxial fino (thinnet) ou cabo grosso (thicknet). No 1º caso o acoplamento far-se-á através de um T directamente ligado à ficha BNC da placa, sendo as duas restantes pontas liga - das a dois segmentos de cabo thinnet, usando uma ficha BNC no caso de o computador se encontrar entre dois outros computadores ou, caso o computador seja um dos que estão nas pontas, com um cabo coaxial num dos lados e um terminador no outro. No caso do cabo grosso, a ligação faz-se através de uma ficha de 15 pinos, designada por AUI, à qual será ligado o cabo de um adaptado por onde passa o cabo de rede. O terminado é uma resistência que anula o sinal que chega ao fim do cabo. Tem de estar sempre presente, caso contrário, o sinal injectado no cabo por um computador, através do adaptador de rede, terá um efeito de retorno. Existe uma forma ligeiramente mais complexa desta topologia, denominada barramento distribuído ou topologia em árvore. Neste caso, o barramento começa num ponto denominado raiz e após esse ponto partem vários ramos que têm ligados os dispositivos que compõem a rede. Ao contrário da topologia barramento simples, esta disposição tem mais do que dois pontos terminais. IX

10 Terminal Terminador Derivador Legenda: Terminador; Derivador em T (ou em Y) Terminal (Computador) Fichas Utilizadas BNC Vantagens De fácil utilização Simples, bom funcionamento em redes pequenas Pequeno comprimento de cabo Facilidade de ligação de novos dispositivos, que podem ser ligados em qualquer ponto do barramento X

11 Desvantagens Dificuldade em diagnosticar falhas Dificuldade em isolar defeitos De difícil reparação Performance piora consideravelmente com tráfego Cada ligação reduz o sinal STAR (Estrela/Cabo de Pares Entrelaçados) Este tipo de topologia ganhou terreno relativamente à topologia bus, principalmente devido à maior flexibilidade na alteração da estrutura da rede, sendo aquela que se utiliza em praticamente todas as redes Ethernet. Une os computadores através de um hub central, do qual sai um cabo para cada máquina, formando assim uma estrela, que lhe dá o nome. O cabo usado é o entrançado que pode ser UTP ou STP. Os cabos (um para cada computador) utilizam fichas RJ-45, muito semelhantes às modernas fichas de telefone, mas com um maior número de contactos (8). Os hubs têm indicadores luminosos (LEDs) que informam se a ligação de cada computador ao hub está activa. Podem ser encadeados. Existem hubs muito simples e hubs relativamente complexos. Vantagens Facilidade de modificação do sistema, já que todos os cabos ligam ao mesmo local Baixa de um computador não afecta o resto da rede Fácil detecção e isolamento de falhas Simplicidade de protocolo de comunicação XI

12 Pode utilizar múltiplos tipos de cabo Desvantagens Maior comprimento do cabo para efectuar as ligações Dificuldade em expandir o número de nós Dependência do nó central, se este falhar, a rede fica inoperacional RING (Anel/Cabo Coaxial) Na topologia em anel cada computador está ligado a outros dois ao longo de um circuito fechado. A informação circula num determinado sentido já prédefinido. Cada computador inclui um dispositivo de recepção e transmissão, o que lhe permite receber o sinal e passá-lo ao computador seguinte no caso de a informação não ser para ele. As redes que usam esta topologia são designadas por Redes Token Ring. Os dispositivos utilizados neste tipo de rede têm de possuir uma certa inteligência para que, em caso de corte do anel, o hub consiga fazer um novo anel. XII

13 Vantagens Pequeno comprimento de cabo Não são necessários armários de distribuição dado que as ligações são efectuadas em cada um dos nós Funciona bem com muito tráfego Desvantagens A falha de um nó pode causar a falha de toda a rede Dificuldade em diagnosticar falhas Dificuldade em reconfigurar a rede Tipicamente mais cara do que a topologia star XIII

14 Malha Forma como se interligam os vários equipamentos: - cada par de componentes liga-se e comunica directamente - cada componente é responsável por gerir sessões Vantagens Extremamente resistente a falhas De fácil manutenção Desvantagens Topologia que requer mais cablagem Tipicamente a topologia mais cara XIV

15 Comparação de Topologias Bus Anel Star Mesh + Barato Cablagem + Cara + Difícil Manutenção + Fácil Menor Complexidade Maior WIRELESS (Sem Fios) AD HOC; ESTRUTURADO; XV

16 SWITCH Um switch é um dispositivo da camada 2, assim como a bridge. Na verdade, um switch é chamado de bridge multiporta, assim como um hub é chamado de repetidor multiporta. A diferença entre o hub e o switch é que os switches tomam as decisões com base nos endereços MAC e os hubs não tomam nenhuma decisão. Devido às decisões que os switches tomam, eles tornam uma LAN muito mais eficiente. Eles fazem isso "comutando" os dados apenas pela porta à qual o host apropriado está conectado. Ao contrário, um hub enviará os dados por todas as portas para que todos os hosts tenham que ver e processar (aceitar ou rejeitar) todos os dados. Qual a diferença entre o HUB e o SWITCH: HUB SWITCH A B C D E F G H Por Exemplo: No HUB, se o A quiser comunicar com o C, o modem envia para o HUB e este envia para todos os computadores. Como a informação recebida por B e D não se lhes destina, é devolvida pelos mesmos. No SWITCH, se o E quiser comunicar com o G, o modem envia para o SWITCH e este apenas o reencaminha para o G. NOTA: O SWITCH é mais seguro. UPLINK Serve para ligar vários SWITCH ou HUB ao mesmo tempo. XVI

17 COMPONENTES DE REDE SWITCH / HUB; PLACA DE REDE; MEIO FISICO; TERMINAIS / COMPUTADORES; TERMINAIS E DERIVADOS; FICHAS / TOMADAS; PONTO DE ACESSO; ROUTER; BRIDGE; MODEM; GATEWAY; FICHA RJ45 Cabo Direito ( Straight ) ou Normal: Cabo usado para ligar as placas de rede a Switchs/Hubs/Routers, com um comprimento máximo de 100 metros entre os equipamentos activos. Utilizar a mesma norma nas duas extremidades do cabo. Existem duas normas para o cravamento de um cabo direito a T568A e T568B. XVII

18 Exemplo de um cravamento pela norma T568A Exemplo de um cravamento pela norma T568B XVIII

19 Cabo Cruzado ( CrossOver ): Cabo usado suando se pretende ligar directamente hub a hub ou placa de rede a placa de rede. Neste tipo de cabo numa da extremidade deverá ser utilizada a Norma T568A enquanto na outra deverá ser utilizada a Norma T568B XIX

20 T568A T568B Branco/Verde Verde Branco/Laranja Azul Branco/Azul Laranja Branco/Castanho Castanho Branco/Laranja Laranja Branco/Verde Azul Branco/Azul Verde Branco/Castanho Castanho Normal - Para ligar um computador a um Switch Utilizar a mesma norma nas duas extremidades do cabo 1 TX+ Branco /Laranja 2 TX- Laranja 3 RX Branco/Verde 4 Azul 5 Branco/Azul 6 RX- Verde 7 Branco/Castanho 8 Castanho XX

21 Cruzado - para ligar dois computadores directamente Utilizar normas diferentes nas duas extremidades do cabo Branco /Laranja TX+ 1 Laranja TX- 2 Branco/Verde RX+ 3 Azul 4 Branco/Azul 5 Verde RX- 6 Branco/Castanho 7 Castanho 8 1 RX+ Branco/Verde 2 RX- Verde 3 TX+ Branco/Laranja 4 Azul 5 Branco/Azul 6 TX- Laranja 7 Branco/Castanho 8 Castanho XXI

22 XXII

23 XXIII

24 XXIV

25 XXV

26 Infrared Data Association (IrDA) é uma definição de padrões de comunicação entre equipamentos de comunicação wireless. Tipo de barramento permite a conexão de dispositivos sem fio ao microcomputador (ou equipamento com tecnologia apropriada), tais como impressoras, telefones celulares, notebooks e PDAs. Para computadores que não possuem infravermelho (IRDA) é necessário um adaptador ligado a porta USB do computador, desta maneira este computador poderá trocar arquivos com qualquer outro equipamento que possui infravermelho (IRDA). O adaptador infravermelho (IRDA) é um padrão de comunicação sem fio para transmissão de dados entre outros dispositivos, não possui memória interna e portanto não armazena os dados, apenas os transfere de um equipamento para outro servindo apenas como uma ponte. Padrões: com taxas de transmissão de até bps com taxas de transmissão de até bps (4 Mbps). As transmissões são feitas em half-duplex. A transmissão de dados sem fio ( Wireless ), está tornando-se possível entre computadores pessoais e periféricos através de IrDA (infravermelho). Existe uma oportunidade para a comunicação sem fios de alcance pequeno efetiva e barata em sistemas e dispositivos de todos os tipos. Os padrões de IrDA foram desenvolvido rapidamente (comparados a outros padrões). Porém não tem alcançado todos os cantos do universo em sistemas e periféricos. Este papel deve-se a uma avaliação dos protocolos de IrDA com comentários no uso em sistemas e periféricos. A Associação de Dados Infravermelha (IrDA) é um grupo indústria de mais de 150 companhias que especialmente desenvolveram padrões de comunicação serviram para baixo custo, alcance pequeno, independência de plataforma, comunicações de ponto para ponto a um alcance largo de velocidades. Estes padrões foram implementados em várias plataformas de computador e mais recentemente ficou disponível para muitas aplicações. Por causa da larga aceitação, as especificações de IrDA estão agora em um rasto acelerado para adoção como padrões de ISO. CARACTERÍSTICAS A transferência é feita na forma de pacotes de dados enviados sequencialmente (serial). Assim como as portas seriais convencionais, a transmissão inicia-se com XXVI

27 1 bit de start, seguindo de 1 Byte de dados, 1 bit de paridade, encerrando a transferência do pacote com 1 bit de parada. A comunicação pelo IrDA pode ser apenas half duplex. Ou seja, não permite o envio e recebimento de dados simultaneamente, A configuração da porta serial para o Barramento IrDA é feita no setup da placa-mãe e para efectivar a troca de dados é necessário um software específico. A comunicação via emissão infravermelha precisa de uma porta de emissão e outra de recepção. Tomando como exemplo, um rato infravermelho, você observará que ele possui um led que emite os raios IR (emissor). Na parte traseira do gabinete você encontrará um cabo com um dispositivo que recebe o sinal do mouse. O sinal infravermelho tem um ângulo específico de trabalho. Nos dispositivos mais antigos este ângulo era de aproximadamente 30º, mas este ângulo tem aumentado para até 130º. A distância máxima pode variar em função do dispositivo, atualmente existem redes Wireless com hub infravermelho, mas podese generalizar dizendo que a distância máxima para emissão ou recepção do sinal está em torno de 4,5 m. Existem ratos, teclados scanners, impressoras, relógios, videogames, calculadoras e redes, entre outros dispositivos que podem transmitir dados via Infrared. Meios de transmissão A transmissão de sinais, sob a forma de ondas electromagnéticas, é suportada em meios de transmissão que podem ser:» Guiados (par de cobre entrançado, cabo coaxial, fibra óptica)» Não guiados (ar, vácuo) Conectividade» Ponto-a-ponto ligação entre dois dispositivos» Multiponto meio partilhado por mais de dois dispositivos Modo de comunicação (direccionalidade)» Simplex comunicação unidireccional (televisão)» Half-duplex comunicação bidireccional alternada (rádio polícia)» Full-Duplex comunicação bidireccional simultânea (telefone)» Analógicos: variação contínua em amplitude e no tempo» Digitais: sequência temporal discreta de valores quantificados (níveis discretos) A designação sinal digital é normalmente usada para referir a sequência de impulsos que representa uma sequência discreta de valores quantificados» Periódicos e não periódicos XXVII

28 XXVIII

29 FIBRA ÓPTICA REDE DE FIBRA ÓPTICA Trata-se de redes que utilizam sinais luminosos para transmitir a informação através de fibras condutoras de luz. Comparativamente como as redes de cobre permitem uma capacidade (quantidade de dados por unidade de tempo) largamente superior, actualmente os limites são definidos pelas limitações dos dispositivos emissores e receptores. A tecnologia mais corrente são as fibras multimodo que produzem um efeito conhecido por "dispesão modal" que limita a sua capacidade. As fibras monomodo são extremamente finas (3 a 10 micrometros, contra os cerca de 50 das fibras multimodo), devido à sua espessura são dificeis de manusear, mas permitem atingir distâncias até 70 Km com capacidades na ordem dos gigabits por segundo, em monomodo é vulgar a utilização de luz laser o que torna o manuseamento ainda mais difícil. Além das redes que utilizam a luz através de fibras, também se podem usar ligações sem fios com luz, é o caso dos infravermelhos (alcance muito reduzido) e especialmente da luz laser. Os cabos de fibra óptica utilizam o fenômeno da refração interna total para transmitir feixes de luz a longas distâncias. Um núcleo de vidro muito fino, feito de sílica com alto grau de pureza é envolvido por uma camada (também de sílica) com índice de refração mais baixo, chamada de cladding, o que faz com que a luz transmitida pelo núcleo de fibra seja refletida pelas paredes internas do cabo. Com isso, apesar de ser transparente, a fibra é capaz de conduzir a luz por longas distâncias, com um índice de perda muito pequeno. Embora a sílica seja um material abundante, os cabos de fibra óptica são caros devido ao complicado processo de fabricação, assim como no caso dos XXIX

30 processadores, que são produzidos a partir do silício. A diferença entre sílica e silício é que o silício é o elemento Si puro, enquanto a sílica é composta por dióxido de silício, composto por um átomo de silício e dois de oxigênio. O silício é cinza escuro e obstrui a passagem da luz, enquanto a sílica é transparente. O núcleo e o cladding são os dois componentes funcionais da fibra óptica. Eles formam um conjunto muito fino (com cerca de 125 microns, ou seja, pouco mais de um décimo de um milímetro) e frágil, que é recoberto por uma camada mais espessa de um material protetor, que tem a finalidade de fortalecer o cabo e atenuar impactos chamado de coating, ou buffer. O cabo resultante é então protegido por uma malha de fibras protetoras, composta de fibras de kevlar (que têm a função de evitar que o cabo seja danificado ou partido quando puxado) e por uma nova cobertura plástica, chamada de jacket, ou jaqueta, que sela o cabo: Cabos destinados a redes locais tipicamente contêm um único fio de fibra, mas cabos destinados a links de longa distância e ao uso na área de telecomunicações contêm vários fios, que compartilham as fibras de kevlar e a cobertura externa: XXX

31 Como os fios de fibra são muito finos, é possível incluir um grande volume deles em um cabo de tamanho modesto, o que é uma grande vantagem sobre os fios de cobre. Como a capacidade de transmissão de cada fio de fibra é bem maior que a de cada fio de cobre e eles precisam de um volume muito menor de circuitos de apoio, como repetidores, usar fibra em links de longa distância acaba saindo mais barato. Outra vantagem é que os cabos de fibra são imunes a interferência eletromagnética, já que transmitem luz e não sinais elétricos, o que permite que sejam usados mesmo em ambientes onde o uso de fios de cobre é problemático. Como criar links de longa distância cavando valas ou usando cabos submarinos é muito caro, é normal que seja usado um volume de cabos muito maior que o necessário. Os cabos adicionais são chamados de fibra escura (dark fiber), não por causa da cor, mas pelo fato de não serem usados. Eles ficam disponíveis para expansões futuras e para substituição de cabos rompidos ou danificados. Quando ouvir falar em padrões "para fibras escuras", tenha em mente que são justamente padrões de transmissão adaptados para uso de fibras antigas ou de mais baixa qualidade, que estão disponíveis como sobras de instalações anteriores. A transmissão de dados usando sinais luminosos oferece desafios, já que os circuitos eletrônicos utilizam eletricidade e não luz. Para solucionar o problema, é utilizado um transmissor óptico, que converte o sinal elétrico no sinal luminoso enviado através da fibra e um receptor, que faz o processo inverso. O transmissor utiliza uma fonte de luz, combinada com uma lente, que concentra o sinal luminoso, aumentando a percentagem que é efetivamente transmitida pelo cabo. Do outro lado, é usado um receptor ótico, que amplifica o sinal recebido e o transforma novamente nos sinais elétricos que são processados. Para reduzir a atenuação, não é utilizada luz visível, mas sim luz infravermelha, com comprimentos de onda de 850 a 1550 nanômetros, de acordo com o padrão de rede usado. Antigamente, eram utilizados LEDs nos transmissores, já que eles são uma tecnologia mais barata, mas com a introdução dos padrões Gigabit e 10 Gigabit eles foram quase que inteiramente substituídos por laseres, que oferecem XXXI

32 um chaveamento mais rápido, suportando, assim, a velocidade de transmissão exigida pelos novos padrões de rede. Existem padrões de fibra óptica para uso em redes Ethernet desde as redes de 10 megabits. Antigamente, o uso de fibra óptica em redes Ethernet era bastante raro, mas com o lançamento dos padrões de 10 gigabits a utilização vem crescendo, com os links de fibra sendo usados sobretudo para criar backbones e links de longa distância. Existem dois tipos de cabos de fibra óptica, os multimodo ou MMF (multimode fibre) e os monomodo ou SMF (singlemode fibre). As fibras monomodo possuem um núcleo muito mais fino, de 8 a 10 mícrons de diâmetro, enquanto as multimodo utilizam núcleos mais espessos, tipicamente com 62.5 microns: As fibras multimodo são mais baratas e o núcleo mais espesso demanda uma precisão menor nas conexões, o que torna a instalação mais simples, mas, em compensação, a atenuação do sinal luminoso é muito maior. Isso acontece porque o pequeno diâmetro do núcleo das fibras monomodo faz com que a luz se concentre em um único feixe, que percorre todo o cabo com um número relativamente pequeno de reflexões. O núcleo mais espesso das fibras multimodo, por sua vez, favorece a divisão do sinal em vários feixes separados, que ricocheteiam dentro do cabo em pontos diferentes, aumentando brutalmente a perda durante a transmissão, como você pode ver nos desenhos a seguir: XXXII