IFPR Instituto Federal do Paraná. REDES DE COMPUTADORES TI - Técnico em Informática. Dispositivos Ativos. Patch Panel (Painel de Conexão) (1/4)

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1 Dispositivos Ativos IFPR Instituto Federal do Paraná REDES DE COMPUTADORES TI - Para o bom funcionamento de uma rede, vários componentes de hardware e software são necessários, e podem ser classificados em passivos e ativos. No grupo dos equipamentos passivos temos os cabos, conectores e o patch panel, ou seja, equipamentos necessários para garantir que os equipamentos ativos consigam transmitir os bits. Prof. Luis Claudio luis.lima.ifpr.2012@gmail.com 28 de Maio de 2012 Redes de Computadores 2 Dispositivos Ativos Patch Panel (Painel de Conexão) (1/4) Os equipamentos ativos, em uma LAN, são os responsáveis pela geração e envio/recepção de bits (tensões elétricas) entre equipamentos de uma rede. Os equipamentos ativos utilizados são Repetidores, Hubs, Switches e Roteadores. Os quais garantem uma comunicação confiável com a performance requerida pela aplicação. Consiste em um painel que inter-conecta os switches/hubs e as tomadas de parede ou outros pontos de conexão, ou a um PABX no caso de telefonia. Os modelos mais utilizados são os de 24 e 48 portas. Cada porta utiliza um conector fêmea RJ-45 fêmea e possui a mesma forma de conexão usada nas tomadas conectoras de parede. Para fazer a montagem da conexão do cabo par trançado ao patch panel é utilizada a mesma ferramenta de impacto utilizada na preparação das tomadas, a chave de inserção (punch down tool). Redes de Computadores 3 Redes de Computadores 4 Patch Panel (Painel de Conexão) (2/4) Patch Panel (Painel de Conexão) (3/4) Para fazer a inter-conexão entre os componentes, por exemplo, switch ao patch panel ou computador à tomada, é utilizado um cabo de rede curto chamado de patch cord (cabos de conexão). Os patch cords podem ser montados com cabos de par trançado normal (CAT5e, CAT6, etc.) Frente de um patch panel. Parte de trás de um patch panel. Visão interna de um cabo sólido Redes de Computadores 5 Redes de Computadores 6 1

2 Patch Panel (Painel de Conexão) (4/4) Possui várias vantagens na utilização em cabeamentos estruturados, tais como: Organização dos cabos; Pontos de rede sobressalentes (pontos ociosos); Portas RJ-45 mais resistentes que as de Hubs ou switchs. Podem ser utilizados tanto em redes de computadores quanto de telefonias. São apenas suportes, ou seja, sem componentes eletrônicos, e por isso se tornam relativamente baratos. É um equipamento que tem como objetivo ampliar o tamanho da rede, ou seja, possibilita que uma máquina possa transmitir dados para outra máquina localizada a uma distância maior do que a alcançada sem o uso desse equipamento. Foram muito utilizados no início das redes para interconectar redes utilizando o cabo coaxial. Funciona como um amplificador de sinais, regenerando o sinal recebido em uma porta e retransmitindo os mesmo para outras portas. Redes de Computadores 7 Redes de Computadores 8 Regras de Segmentação. Regras de Segmentação. O padrão Ethernet (arquitetura de redes locais mais usadas no mundo) define algumas regras para a segmentação da rede. Portanto existem limites que devem ser respeitados, ou seja, não podemos simplesmente aumentar o tamanho da rede de forma indiscriminada, podendo causar degeneração nos sinais transmitidos, causando a perda de informações transmitidas. Essas regras são aplicadas aos seguintes padrões Ethernet: Ethernet padrão (10Mbps); Fast Ethernet (100Mbps); Gigabit Ethernet (1Gbps); Redes Ethernet 10 Mbps O IEEE recomenda que sejam utilizados repetidores em no máximo 4 dispositivos em 5 segmentos de rede, sendo que desses 5 segmentos, somente 3 possam ser povoados, ou seja, com computadores conectados. Redes de Computadores 9 Redes de Computadores 10 Regras de Segmentação. Regras de Segmentação. Redes Fast Ethernet (100 Mbps) Existem 2 tipos de repetidores para redes Fast Ethernet, Classe I e Classe II. Os repetidores de Classe I são os mais simples e só permitem a conexão de apenas dois segmentos. Assim, sendo o limite para cada segmento de 100 metros, a distância máxima entre 2 computadores será de 200 mts em uma rede utilizando cabos de par traçado. Os repetidores de Classe II permitem a conexão de até dois repetidores, porém, a distância máxima entre os repetidores não poderá ultrapassar 5 mts, ou seja, a distância máxima entre dois computadores não poderá ultrapassar 205 mts. A vantagem é que esses repetidores tem um tempo de espera mais curto e repete o sinal para outras portas sem elaborar um processo de tradução (leitura linha a linha), como acontece com os repetidores de Classe I. Redes Giga Ethernet (1 Gbps) Nas redes gigabit Ethernet, o processo de segmentação não permite a interconexão entre repetidores. Redes de Computadores 11 Redes de Computadores 12 2

3 Dispositivos Ativos Hub Modelo de Repetidor É um dispositivo concentrador responsável pela interconexão entre vários computadores em uma rede fisicamente ligadas em estrela. Funciona como um repetidor multiportas, no qual os sinais recebidos em qualquer porta são retransmitidos para as demais portas. O Hub opera na camada física do modelo de referência OSI e do padrão Ethernet, ou seja, ele não interpreta os quadros de dados que esta enviando ou recebendo. Redes de Computadores 13 Redes de Computadores 14 Dispositivos Ativos Hub Dispositivos Ativos Hub Características O fato de redes Ethernet ligadas em estrela através de um Hub não possui diferença quanto ao funcionamento em comparação em uma rede linear (topologia em barramento). Uma das vantagens da utilização de um Hub é que, como cada estação esta conectada a uma porta, se um cabo der problema as demais estações continuam funcionando e o cabo com defeito é facilmente identificado. Nº de portas O número de portas identifica a quantidade de estações que podem ser conectas. Cascateável Podem ser ligados até 4 Hubs entre si através da porta (RJ-45) up-link ou cabo cross-over a uma distância de até 100 mts entre si ( velocidade). Múltiplas velocidades A velocidade de transmissão é determinada conforme a velocidade da placa de rede com a menor taxa de trasmissão. Essa capacidade nos Hubs é alcançada por meio da utilização de uma memória interna. Redes de Computadores 15 Redes de Computadores 16 Dispositivos Ativos Hub Tipos de Hubs Dispositivos Ativos Switches Ativo Possuem repetidores embutidos nas portas onde são conectados os cabos que ligam o Hub ao computador, ou seja, regeneram os sinais para então retransmiti-los. Passivo Não recondicionam o sinal, ou seja, o sinal é retransmitido na mesma freqüência recebida. Ex.: patch panel. Inteligente Possuem um módulo de gerenciamento embutido (software), permitindo relatórios estatísticos sobre acesso e detecção de falhas. O switch é uma evolução dos Hubs e Bridges. Podem ser encontrados em diversos modelos, diferenciados pela quantidade de portas. Opera na camada de Enlace do MR OSI. O switch analisa o endereço MAC dos quadros e, baseando-se em uma tabela construída de forma dinâmica, decide para qual porta chavear o quadro Ethernet. Com isso, envia o quadro a estação cujo endereço MAC seja igual ao endereço MAC de destino. Isso permite um aumento na performance da rede, evitando colisões. Redes de Computadores 17 Redes de Computadores 18 3

4 Dispositivos Ativos Switches Dispositivos Ativos Switches Outra grande vantagem em relação aos Hubs é que mais de uma comunicação pode ser estabelecida simultaneamente, desde que as comunicações não envolvam portas de origem e destino que já estejam sendo utilizadas em outra comunicação. Se isso ocorrer, o switch utiliza os buffers disponíveis por porta de transmissão e recepção para guardar os dados por um certo tempo. Redes de Computadores 19 Montagem da tabela de endereços: Quando uma máquina envia um quadro para a rede por meio do switch, este lê o campo do endereço MAC de origem e o armazena em uma tabela interna, assim, quando o switch receber outro quadro, ele consulta a tabela, se o endereço MAC estiver cadastrado ele envia o pacote direto para a porta correspondente, caso não esteja, ele gera um processo conhecido como inundação (flooding), replicando o quadro em todas as suas portas, menos na porta de origem, aí então ele receberá o retorno com o MAC correspondente, e irá atualizar a tabela. Redes de Computadores 20 Dispositivos Ativos Switches (4/8) Dispositivos Ativos Switches (5/8) Possuem três métodos de operação conhecidos: store and forward (armazenar e reencaminhar) fragment free cut-through. Store and forward (armazenar e reencaminhar) 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. Redes de Computadores 21 Redes de Computadores 22 Dispositivos Ativos Switches (6/8) Dispositivos Ativos Switches (7/8) Cut-through Também conhecido como fast forwarding. O switch inicia a retransmissão dos frames imediatamente após receber os headers (que contém os endereços de origem e de destino), ou seja, não é necessário o recebimento completo do pacote. Nesse modo o switch não faz nenhum tipo de verificação no pacote, simplesmente o retransmite da forma como os dados foram recebidos. Fragment free Neste método o funcionamento é parecido com o cut-through, exceto que o switch armazena os primeiros 64 bytes do pacote antes de enviá-lo. A razão para isso é que a maior parte dos erros ocorrem nos primeiros 64 bytes de um pacote. Redes de Computadores 23 Redes de Computadores 24 4

5 Dispositivos Ativos Switches (8/8) MoDem Exemplos de Switches Ao utilizarmos determinados meios de transmissão de dados, como redes telefônicas ou transmissão via rádio, esses meios operam com faixas de freqüências analógicas. Porém, o computador utiliza a sinalização digital para funcionar, ou seja, dados codificados em bits 0 e 1. Hub-switch Portas do stacking bus utilizado para interligar os switches É função do MoDem é possibilitar a comunicação entre computadores utilizando essas duas formas de sinais. Redes de Computadores 25 Redes de Computadores 26 MODEM MODEM - Definição O termo MoDem vem de Modulação/Demodulação, ou seja, ao processo de inserir os dados codificados em uma onda analógica é denominado de modulação e é feito pelo modem transmissor. Ao modem receptor cabe a função de receber esse sinal e fazer o processo inverso, ou seja, retirar o sinal digital da onda analógica e entregar ao computador. A esse processo dá-se o nome de demodulação. Meio de Modem Transmissão Modem Sinal Sinal Modulado original demodulado O modem é um equipamento que transforma os sinais elétricos digitais que saem do computador em sinais analógicos que podem ser transmitidos a longas distâncias pela rede telefônica pública. O modem basicamente transporta os dados na freqüência em que o meio suporta e trabalha. Por exemplo, uma transmissão de dados pela rede telefônica, em que a freqüência de operação é de 300 a 3.400Hz, a onda portadora transmite e recebe os dados em freqüências que podem variar dentro desta faixa. Redes de Computadores 27 Redes de Computadores 28 Sinais Analógicos Sinais Digitais Os sinais elétricos analógicos possuem a forma de ondas senoidais, onde os sinais variam com o tempo em diversas formas, como, por exemplo, a voz humana. Os sinais elétricos digitais ou ondas digitais, são também chamadas de ondas quadradas que possuem uma tensão no pico superior de +25V e no nível inferior de -25V, podendo representar aí os bits 1 e 0. Devido a esse formato bem definido, pode haver uma alteração ao longo da transmissão, devido a perdas e interferências no formato original do sinal. Daí a limitação de distância dos meios de transmissão de sinais digitais. Redes de Computadores 29 Redes de Computadores 30 5

6 Categorias de Modem São duas as categorias de modem utilizados: Modem externo é ligado a interface serial do micro por um cabo RS-232, ou cabo USB ou RJ-11. A transmissão feita pela interface ocorre de forma serial, ou seja, os dados são transmitidos bit a bit. As saídas seriais do micro é DB-25 (25 pinos) ou DB-9 (9 pinos) e a conexão ao modem é feita pelo cabo (RS-232). Categorias de Modem Modem Interno Consiste de uma placa ligada diretamente ao barramento do computador através de um slot próprio. A vantagem do modem interno é que não ocupa porta serial do computador, ocupa menos espaço físico e fica ligado diretamente ao barramento. Este tipo de modem é conectado ao computador através de um cabo de telefone com conector RJ-11. DB-25 DB-09 RS-232 DB-25 RS-232 DB-09 Redes de Computadores 31 Redes de Computadores 32 Tipos de Modem São vários os tipos de modem utilizados: Modem Analógico Utilizados para a modulação e demodulação dos sinais, ou seja, transforma o sinal digital em analógico e vice-versa. Modem digital ou banda-base - Transmitem os sinais digitais sem modulação. Como o sinal digital é transmitido diretamente na linha sem modulação, ele é uma onda quadrada que tende a deformar-se ao longo da transmissão, perdendo sua forma. Por esse motivo os modems banda-base só permitem a transmissão a curtas distancias. Redes de Computadores 33 Tipos de Modem HDSL (High-bit-data-rate Digital Subscriber Line) e ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line) O modem ADSL provê 6 Mbps do provedor sendo para o usuário e 640Kbps no sentido inverso. O modem HDSL atinge velocidade de 2Mbps, limitado também em relação à distancia (limite de 3 a 4km, dependendo do modem). A conexão ao computador é feita por interface G.703. Modem radio Efetua a transmissão por ondas de rádio. Esse tipo de modem normalmente é utilizado para ligar pontos de difícil acesso, aos quais as linhas terrestres e telefones não conseguem chegar. Tipicamente opera com a utilização da tecnologia spread-spectrum (técnica de transmissão de dados que troca continuamente a freqüência da portadora.). Redes de Computadores 34 Tipos de Modem Cable modem Utilizado para transmissão de dados pelos cabos coaxiais de TV a cabo, atinge velocidades de 100Mbps. São modems com interface G.703 (cabo coaxial) para conexão no cabeamento de TV a cabo. No caso, o cabo coaxial é ligado ao modem na residência (cable modem). Do cable modem sai um cabo para a TV e uma interface Ethernet para ligar o micro. Roteador Modem óptico Transforma o sinal elétrico digital em sinais ópticos, utilizando como meio de transmissão a fibra óptica, podendo atingir distancias de dezenas de quilômetros e velocidades de até 155Mbps. Redes de Computadores 35 Redes de Computadores 36 6

7 Roteador Encaminhamento de dados São equipamentos responsáveis por interconectar redes LANs em diferentes localizações ou redes com diferentes padrões. Atuam na camada de Rede do MR OSI (camada 3). Os roteadores possuem como principal funcionalidade decidir qual caminho um pacote deve seguir. Existem 2 tipos de roteadores: Estáticos: Esse tipo de roteador escolhe sempre o caminho mais curto (com menor número de hops) entre a origem e o destino, sem verificar o nível de congestionamento ou qualquer outro problema na rede. Dinâmicos: Verifica o caminho mais rápido, mesmo que seja o caminho mais longo. Redes de Computadores 37 Para encaminhar os pacotes de dados até o destino final, os roteadores precisam conhecer, além das redes diretamente conectadas a eles, as redes não conectadas diretamente, de forma a montar tabelas de roteamento para encaminhar os dados. Os protocolos de roteamento têm como função descobrir as rotas e fazer o encaminhamento dos pacotes dos protocolos IP, desta forma, os protocolos de roteamento preenchem a tabela de roteamento com as rotas válidas. Por meio destas tabelas de roteamento os roteadores encaminham os pacotes de dados de um roteador para outro em direção ao seu destino final. Redes de Computadores 38 Encaminhamento de dados Divisão dos protocolos de roteamento Os protocolos de roteamento mais conhecidos são: RIP (Routing Information Protocol) Protocolo de Informação de Roteamento. Utilizado nos roteadores mais antigos; OSPF (Open Shortest Path First) Protocolo de roteamento utilizado pelos roteadores para escolha de rotas, considerando o tráfego dos links e prioridades entre a origem e o destino. Os protocolos de roteamento podem ser divididos em duas categorias: IGP (Interior Gateway Protocol) Protocolos que trocam informações entre roteadores de um mesmo sistema autônomo (AS Autonomous System), ou seja, dentro de um domínio ou área de rede em que os equipamentos estão sob uma mesma administração. EGP (External Gateway Protocol ) Protocolos utilizados para troca de informações entre roteadores de diferentes sistemas autônomos, por exemplo, Internet. Essa comunicação é feita pelo protocolo BGP (Border Gateway Protocol). Redes de Computadores 39 Redes de Computadores 40 Características do roteador Características do roteador O roteador escolhe o melhor caminho para chegar a um destino, utilizando as suas tabelas de roteamento que são atualizadas pela rede entre todos os roteadores. Ao receber um pacote de dados que vai ser transmitido, verifica o endereçamento de rede (endereço IP) para fazer o encaminhamento dos dados fazendo a conversão de protocolos quando necessário. Pode interligar diferentes topologias e protocolos, possuindo diferentes portas para tal, tais como: Interfaces LAN: Ethernet, Token-Ring, FDDI, etc. Interfaces WAN: RS-232, V.35, X.25, ATM, etc. Roteando e encaminhado pacotes de dados de protocolos como o IP, IPX e outros. Redes de Computadores 41 Redes de Computadores 42 7

8 Imagens de roteadores Diferenças entre Hub, Switch, Modem e Roteador Equipa mento Função Vantagem Desvantagem MR OSI MR TCP/IP Hub Funciona como um ponto central, onde recebe os pacotes, regenera o sinal e retransmite. Regeneram o sinal; Possibilidade de conexão de vários dispositivos. Não verifica os pacotes; Problemas de colisão; Inseguro. Camada 1 Física Camada 1 Interface de Rede Switch Funciona como um ponto central, possibilitando a conexão de vários equipamentos. Regeneram o sinal; Tabela de endereçamento de portas; Verificam se pacotes estão Ok; Ausência de problemas de colisão; Melhor desempenho na rede. Camada 2 Enlace Camada 1 Interface de Rede Redes de Computadores 43 Redes de Computadores 44 Diferenças entre Hub, Switch, Modem e Roteador Referências Bibliográficas Equipam ento Modem Roteador Função Vantagem Desvantagem MR OSI MR TCP/IP Possibilitar o envio e Converter sinal Camada 1 recebimento de dados - Camada 2 digital em analógico Interface de através de redes Enlace e vice-versa. Rede telefônicas. Capacidade de Possibilitar a escolher a melhor rota comunicação entre para a transmissão equipamentos dos dados; Camada 2 dispostos em redes Camada 3 Interconexão entre - Internet (Interdiferentes e também Rede diferentes redes; Rede) dentro da mesma Possibilita a rede, definindo a navegação na rota a ser seguida. internet. Básica: MENDES, Douglas Rocha. Redes de Computadores: Teoria e Prática. São Paulo: Novatec Editora, MORIMOTO, Carlos Eduardo. Redes, guia prático. Porto Alegre: Sul Editores, SOUSA, Lindeberg Barros de. Redes de Computadores: guia total. São Paulo: Érica, Complementar: COMER, Douglas E. Redes de Computadores e Internet. Tradução de Álvaro Strube de Lima. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, GUGELMIM, Felipe. Quais as diferenças entre hub, switch e roteador. Disponível em: Acessador em: 05/06/2011. Redes de Computadores 45 Redes de Computadores 46 8