Projeto e Instalação de Servidores Fundamentos de Redes de Computadores - Parte 1

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1 Projeto e Instalação de Servidores Fundamentos de Redes de Computadores - Parte 1 Prof.: Roberto Franciscatto

2 Introdução O que é uma Rede de Computadores? Conjunto de módulos de processamento interconectados através de um sistema de comunicação, cujo objetivo é compartilhar recursos e trocar informações.

3 Introdução Qual a função de uma Rede de Computadores? A função básica de qualquer rede é transportar dados de um ponto a outro. Embora a tarefa pareça simples à primeira vista, na prática as redes são entidades complexas, compostas de diferentes camadas.

4 Evolução do cabeamento Atualmente, existem redes Ethernet de: 100 megabits (Fast Ethernet) e 1000 megabits (Gigabit Ethernet) são as mais usadas. Ambos os padrões utilizam cabos de par trançado categoria 5 ou 5e. As placas também são intercompatíveis: você pode perfeitamente misturar placas de 100 e 1000 megabits na mesma rede.

5 Evolução do cabeamento Nos dois extremos tem-se ainda: as placas de 10 mbps as placas de 10 gbps (10G) Tal evolução demandou também melhorias no cabeamento da rede.

6 Evolução do cabeamento Padrões de 10 megabits 10BASE-5 (baseados em cabos coaxiais) alcance: 500 metros estações em cada segmento de rede: BASE-2 (baseados em cabos coaxiais) alcance: 185 metros estações em cada segmento de rede: 30

7 Evolução do cabeamento Padrões de 10 megabits 10BASE-T (baseados em par trançado) alcance: 100 metros 10BASE-F (baseados em cabos de fibra óptica) alcance: 2000 metros + repetidores Pergunta: uma rede de 100 mbps, consegue transmitir quantos MB?

8 Evolução do cabeamento Fast Ethernet Atinge 100 megabits e é composto por três padrões: 100BASE-TX padrão para cabos par trançado, categoria 5 distância máxima de 100 metros suporte ao modo full-duplex cabos categoria 5e

9 Evolução do cabeamento Fast Ethernet Atinge 100 megabits e é composto por três padrões: 100BASE-T4 padrão para cabos par trançado, categoria 3 distância máxima de 100 metros utiliza os quatro pares do cabo

10 Evolução do cabeamento Fast Ethernet Atinge 100 megabits e é composto por três padrões: 100BASE-FX padrão para cabos de fibra óptica multimodo oferecia a possibilidade de criar links de longa distância, com cabos de até 2 km e a possibilidade de usar repetidores para atingir distâncias maiores. pouco utilizado

11 Evolução do cabeamento Gigabit Ethernet 1000BASE-LX padrão mais caro, suporta apenas cabos de fibra óptica faz uso de lasers capaz de percorrer distâncias de 02 até 10 km utilizado na interligação de backbones

12 Evolução do cabeamento Gigabit Ethernet 1000BASE-SX também utiliza fibra óptica, porém com uma tecnologia de transmissão mais barata (short wave laser) mesma tecnologia utilizada em CD-ROMs, com feixes de curta distância atinge distâncias menores (200 a 500 metros)

13 Evolução do cabeamento Gigabit Ethernet 1000BASE-T permite utilizar os mesmos cabos de par trançado categoria 5 e 5e que as redes de 100 megabits alcance de 100 metros, porém maior economia modo full-duplex

14 Evolução do cabeamento Gigabit Ethernet 1000BASE-T Problemas? Sim! Versões PCI e on-board A PCI é limitada pelo barramento, oferecendo taxas de transmissão de 500 a 700 megabits, acontecendo o mesmo problema com as placas on-board.

15 Evolução do cabeamento Gigabit Ethernet 1000BASE-T Solução? Slots PCI-Express! Oferece 250 Mbps em cada direção, por linha de dados, o que permite que mesmo um slot x1 atenda com folga uma placa Gigabit Ethernet.

16 Evolução do cabeamento Gigabit Ethernet Placa Gigabit Ethernet em versão PCI Express

17 Evolução do cabeamento 10 Gigabit Ethernet Para se utilizar o potencial de uma rede de 10Gbps, qual seria o modelo de barramento ideal? Por que os padrões de rede aumentam sua velocidade de 10 em 10 vezes (10, 100, 1000, 10G)?

18 Evolução do cabeamento 10 Gigabit Ethernet Os padrões 10G para cabos de fibra óptica se dividem em duas categorias: os padrões de longa distância, que utilizam cabos de fibra monomodo e os padrões de curta distância, que utilizam cabos de fibra multimodo e transmissores mais baratos.

19 Evolução do cabeamento 10 Gigabit Ethernet 10GBASE-LR (Long Range) utiliza laseres de 1310 nm e oferece um alcance de até 10 km (com a possibilidade de atingir distâncias maiores utilizando cabos de alta qualidade) 10GBASE-ER (Extended Range) utiliza laseres de 1550 nm e é capaz de cobrir distâncias de até 40 km

20 Evolução do cabeamento 10 Gigabit Ethernet 10GBASE-ZR desenvolvido de forma independente pela Cisco e outros fabricantes, que estende o alcance máximo para incríveis 80 km.

21 Evolução do cabeamento 10 Gigabit Ethernet 10GBASE-T padrão baseado em cabos de par trançado utiliza cabos da categoria 6 e 6a suportam frequências de até 250 MHz Problema? Placas e cabos ainda caros...

22 Categorias de Cabos Existem cabos de cat 1 até cat 7. Cabos cat 5 são suficientes tanto para redes: de 100 quanto de 1000 megabits (eles são os mais comuns e mais baratos) cabos cat 6 e cat 6a estão se popularizando e devem substituí-los ao longo dos próximos anos. Os cabos são vendidos originalmente em caixas de 300 metros, ou 1000 pés.

23 Categorias de Cabos Cabos cat 5e: vendidos em caixas de 300m por R$ 200,00 cerca de de R$ 0,66 (metro) Os cabos de par trançado: possuem 4 pares de fios de cobre trançados atingem 100 metros de transmissão

24 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categorias 1 e 2 caíram em desuso pela TIA utilizadas nos primordios das redes de comunicação em redes Token Ring, velocidade de 2,5 megabits não são adequadas para uso em redes Ethernet

25 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 3 primeiro padrão de cabos de par trançado desenvolvido especialmente para uso em redes 16 MHz uso no padrão 10BASE-T possuem no mínimo 24 tranças por metro, sendo muito mais resistentes a ruídos externos. cada par de cabos tem um número diferente de tranças por metro

26 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 4 funcionam a até 20 MHz utilizadas em redes Token Ring com velocidades de 16 mbps não é mais reconhecida pela TIA

27 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 5 requisito mínimo para as redes: 100BASE-TX 1000BASE-T que são respectivamente, os padrões 100 e 1000 megabits usados atualmente. suportam frequências de até 100 MHz

28 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 5 cabos cat 5 foram substituídos por cabos cat 5e, versão aperfeiçoada do padrão, com normas mais estritas de forma a reduzir a interferência entre cabos e a perda de sinal

29 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 5 Descobrir a categoria de um cabo é simples, haja vista que a mesma vem impresso no próprio cabo

30 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 6 originalmente desenvolvida para ser usada no padrão Gigabit Ethernet seu alcance é de 100 metros também, porém sua funcionalidade é similar aos cabos cat 5e frequência de até 250MHz podem ser usadas na redes 10G, neste caso seu alcance é de apenas 55 metros

31 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 6 para permitir o acesso de até 100 metros em redes 10G, foi criada uma nova categoria de cabos: categoria 6a ( a de augmented ou ampliado) suportam frequências de até 500 MHz

32 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 6a medidas para reduzir o crosstalk distanciá-los usando um separador aumento da espessura do cabo de 5.6mm para 7.9mm menos flexíveis

33 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 6a Cabo cat 6a, com o espaçador interno e comparação entre a espessura do mesmo volume de cabos cat 5e e cat 6a

34 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 6a Cabo cat 6a, com o espaçador interno e comparação entre a espessura do mesmo volume de cabos cat 5e e cat 6a

35 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 6a Diferença entre os conectores RJ 45 (cat 5 e cat 6)

36 Categorias de Cabos de Par Trançado existentes Categoria 7 Podem vir a ser utilizados no padrão 100Gbps, que está em estágio inicial de desenvolvimento Conectores TERA (inteiramente blindado)

37 Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos Cabos blindados e sem blindagem Os cabos sem blindagem são chamados de UTP Unshielded Twisted Pair, que significa, literalmente, "cabo de par trançado sem blindagem" Os cabos blindados, por sua vez, se dividem em três categorias: FTP, STP e SSTP.

38 Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos Cabos FTP (Foiled Twisted Pair) Utilizam a blindagem mais simples. Uma fina folha de aço ou de liga de alumínio envolve todos os pares do cabo protegendo-os contra interferências externas, mas sem fazer nada com relação ao crosstalk, ou seja, a interferência entre os pares de cabos

39 Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos Cabos FTP (Foiled Twisted Pair)

40 Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos Cabos STP (Shielded Twisted Pair) Utiliza a blindagem individual para cada par de cabos melhora a tolerância do cabo com relação a distância

41 Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos Cabos SSTP (Screened Shielded Twisted Pair) também chamados de SFTP blindagem individual com a blindagem externa indicados para ambiente com fortes interferências

42 5 Redes de Computadores Princípios Básicos REDES LOCAIS Topologia de Redes com fio Todas as topologias de redes locais são baseadas em três tipos básicos: barramento, estrela e anel.

43 5 Redes de Computadores Princípios Básicos REDES LOCAIS Topologia Barramento

44 5 Redes de Computadores Princípios Básicos REDES LOCAIS Topologia estrela

45 5 Redes de Computadores Princípios Básicos REDES LOCAIS Padrão de montagem do conector RJ-45

46 5 Redes de Computadores Princípios Básicos REDES LOCAIS Os cabos de pares metálicos podem ser de três tipos: Pino a pino (Straight-through), no qual as duas pontas têm a mesma sequência de cores (tanto faz ser 568A ou 568B); serve para conectar dispositivos diferentes, ou seja: host-switch, host-hub, roteador-switch e roteador-hub;

47 5 Redes de Computadores Princípios Básicos REDES LOCAIS Os cabos de pares metálicos podem ser de três tipos: Crossover, no qual as duas pontas têm sequências diferentes; uma ponta usa a 568A e a outra a 568B; serve para conectar dispositivos semelhantes, ou seja: host-host, switch-switch, hub-hub e switch-hub. A exceção é a conexão de um host diretamente a um roteador, o que raramente é usado;

48 5 Redes de Computadores Princípios Básicos REDES LOCAIS Os cabos de pares metálicos podem ser de três tipos: Console (rollover) é um cabo serial que utiliza o conector RJ-45 na ponta que vai conectada ao roteador/switch, e serve para conectar um host à porta de console de um roteador (ou switch); usado para configuração desses dispositivos através do programa Hyper Terminal, disponível no sistema operacional do host. Os fios são conectados em ordem inversa: 1-8, 2-7,

49 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Hubs e switches compreendem o coração da rede Permitem que todos os pontos se comuniquem entre si É possível ligar vários hubs e switches entre si (até um máximo de 7) caso necessário

50 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Diferenças entre Hubs e Switches O Hub simplesmente retransmite tudo que recebe a todos os micros da rede O Switch por sua vez fecha canais exclusivos de comunicação entre o micro que está enviando os dados e o micro que está recebendo Permite assim que vários micros troquem informações entre si ao mesmo tempo

51 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Operação básica dos Switches Switches cut-through o switch inicia a retransmissão dos frames imediatamente após receber os headers neste modo não existe nenhum tipo de verificação no frame, simplesmente o retransmite da forma como os dados foram recebidos

52 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Operação básica dos Switches No modo store-and-forward o switch armazena o pacote na memória, realiza algumas verificações básicas e só então envia o pacote ao destinatário, descartando pacotes inválidos e solicitando a retransmissão de pacotes corrompidos.

53 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Operação básica dos Switches Qual a diferença entre switches gerenciáveis e não gerenciáveis? Gerenciáveis, fornecem uma interface para administração e configuração do mesmo

54 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Operação básica dos Switches Outra categoria de switches, são os chamados switches intermediários smart switchs possibilidade de criar redes virtuais ativar o uso de QOS

55 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Operação básica dos Switches Existem também os "stackable switchs" (switches empilháveis) que podem ser combinados para formar switches maiores. Eles normalmente são produzidos no formato 1U, de forma a serem instalados em racks para servidores

56 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Operação básica dos Switches Switch empilhável

57 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Operação básica dos Switches É possível interligar um switch a outro de forma que eu possa ter mais portas disponíveis em um mesmo segmento de rede? A resposta é SIM!

58 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Operação básica dos Switches Ligação de três hubs switches em modo daisy chain

59 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Roteadores Podemos caracterizar como o topo da cadeia evolutiva Os roteadores são ainda mais inteligentes, pois são capazes de interligar várias redes diferentes e sempre escolher a rota mais rápida para cada pacote de dados. Os roteadores operam no nível 3 do modelo OSI, procurando por endereços IP em vez de endereços MAC.

60 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Roteadores

61 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Roteadores Os roteadores são inteligentes o suficiente para determinar o melhor caminho a seguir. Inicialmente, o roteador procurará o caminho com o menor número de hops: o caminho mais curto. Mas se por acaso perceber que um dos roteadores desta rota está ocupado demais (o que pode ser medido pelo tempo de resposta), ele procurará caminhos alternativos para desviar do trecho de lentidão.

62 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Roteadores Os roteadores podem ser desde PCs comuns, com duas ou mais placas de rede, até supercomputadores capazes de gerenciar centenas de links de alta velocidade. Muda o desempenho e muda o sistema operacional usado, mas o trabalho é fundamentalmente o mesmo.

63 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Roteadores Roteador Cisco com diversos links de fibra óptica

64 HUBS, SWITCHES E ROTEADORES Exercícios (em duplas) Você foi contratado para fazer um projeto de uma rede de computadores para uma empresa. Dentre os recursos que precisam estar neste projeto estão: placas, concentradores, cabeamento, etc. Faça um esboço deste projeto com todos os materiais de rede que seriam necessários adquirir, para uma rede inicial de dez computadores e um servidor no modelo cliente-servidor.

65 Dúvidas, sugestões ou questionamentos???

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