REDES DE COMPUTADORES

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1 REDES DE COMPUTADORES - TEORIA -

2 CLASSIFICAÇÕES O universo das redes é composto por inúmeros acrônimos. Os acrônimos mais comuns usados para definir o tamanho de uma rede são: LAN (Local Area Network): Rede Local. MAN (Metropolitan Area Network): Redes Metropolitanas. WAN (Wide Area Network): Redes geograficamente distribuídas. Outros termos existentes: Internet: Rede mundial de computadores. Intranet: Rede local que usa a mesma estrutura da Internet para o acesso de dados na rede. Extranet: Uma intranet que permite acesso remoto, isto é, que pessoas tenham acesso a elas através de um modem. COMPONENTES DE UMA REDE Até agora nos parece óbvio que uma rede local é um circuito para a conexão de computadores e envolve, pelo menos, computadores e cabos. No desenho abaixo temos a apresentação de uma rede simples, com apenas três micros, mas que apresenta os componentes básicos que todas as redes possuem. Esses componentes são: Servidor: É um micro ou dispositivo capaz de oferecer um recurso para a rede. Em redes ponto-a-ponto não há a figura do servidor; nesse tipo de rede os micros ora funcionam como servidores, ora como clientes. Cliente: É um micro ou dispositivo que acessa os recursos oferecidos pela rede. Recurso: Qualquer coisa que possa ser oferecida e usada pelos clientes da rede, como impressoras, arquivos, unidades de disco, acesso a Internet, etc; Protocolo: Para que todos os dispositivos de uma rede possam se entender, independente do programa ou do fabricante dos componentes, eles precisam conversar usando uma mesma linguagem. Essa linguagem é genericamente chamada protocolo. Dessa forma, os dados de uma rede são trocados de acordo com um protocolo, como, por exemplo, o famoso TCP/IP. Cabeamento: Os cabos da rede transmitem os dados que serão trocados entre os diversos dispositivos que compõem uma rede. Placa de rede: A placa de rede, também chamada NIC (Network Interface Card), permite que PCs consigam ser conectados em rede, já que internamente os PCs usam um sistema de comunicação totalmente diferente do utilizado em redes. A comunicação na placa mãe de um PC é feita no formato paralelo (onde todos os bits contendo informações são transmitidos de uma só vez), enquanto que a comunicação em uma rede é feita no formato serial (é transmitido um bit por vez, apenas). 2

3 Hardware de rede: Eventualmente poderá ser necessário o uso de periféricos para efetuar ou melhorar a comunicação da rede. TRANSMISSÃO DE DADOS Para que possamos nos aprofundar no universo das redes locais, precisamos entender um pouco melhor como as redes funcionam. Como as redes foram criadas basicamente com um único propósito a transmissão de dados - vamos ver um pouco mais sobre este assunto. MODOS Eletronicamente falando, existem três tipos de transmissão de dados: Simplex: Nesse tipo de transmissão de dados, um dispositivo é o transmissor (também chamado Tx) e outro dispositivo é o receptor (também chamado Rx), sendo que esse papel não se inverte, isto é, o dispositivo A é sempre o transmissor e o B é sempre o receptor. A transmissão de dados simplex é, portanto, unidirecional. Exemplo de transmissão simplex: comunicação entre duas pessoas com uma lanterna usando o Código Morse, supondo que o receptor não tenha como responder à mensagem enviada. Half-duplex: Esse tipo de transmissão de dados é bidirecional mas, por compartilharem um mesmo canal de comunicação, não é possível transmitir e receber dados ao mesmo tempo. Exemplo de transmissão half-duplex: comunicação usando um walkie-talkie (as duas pessoas podem conversar, mas só uma de cada vez). Tradicionalmente a comunicação em redes é do tipo half-duplex. Full-duplex: É a verdadeira comunicação bidirecional. A e B podem transmitir e receber dados ao mesmo tempo. Exemplo de transmissão full-duplex: o aparelho telefônico. Tradicionalmente em redes a comunicação full-duplex não é tão usual, sendo recomendada para dispositivos que necessitem de alto desempenho, como servidores de arquivo. Como as placas de rede que permitem esse tipo de comunicação estão ficando cada vez mais baratas, está cada vez mais comum encontrarmos hoje em dia redes que só usam esse tipo de comunicação, aumentando o desempenho da rede. INFORMAÇÃO ANALÓGICA VS. DIGITAL No mundo real, as informações são analógicas, isto é, podem assumir qualquer valor ao longo do tempo. O som e a luz são bons exemplos de sinais analógicos. Ao entrar em um quarto, você sabe se ele está mais claro ou escuro do que o aposento onde você se encontrava anteriormente, e pode até mesmo dizer o quanto. O mesmo ocorre com o som, você é capaz de saber se um som é mais alto ou mais baixo do que outro e quantificar essa diferença, nem que seja de uma maneira simples. No desenho abaixo mostramos o exemplo de uma informação analógica. A grande vantagem da informação analógica - que é poder representar qualquer valor - é também a sua grande desvantagem. Como o receptor é também analógico e o sinal analógico pode assumir qualquer valor ao longo do tempo, o receptor não tem como verificar se o sinal recebido está correto ou não. Com isso, se houver qualquer ruído no caminho - como uma interferência eletromagnética no cabo, por exemplo - e a informação for alterada, o receptor é 3

4 obrigado a aceitar a informação corrompida como sendo correta, pois ele não tem como verificar se a informação está ou não correta. Como existem inúmeras fontes de interferência eletromagnética - incluindo aí outros fios que estejam ao lado do fio que esteja transmitindo a informação -, o uso de informações analógicas é inviável em sistemas de computadores. Os computadores usam um sistema de informações digital, onde somente são possíveis dois valores: O e 1. Apesar de só poder representar dois valores - ao contrário do sistema analógico, que pode representar infinitos valores -, o receptor pode simplesmente descartar qualquer valor diferente de 0 e de 1 que receba. Assim, caso o dado seja corrompido no meio do caminho por causa de um ruído qualquer, o receptor tem como recusar o seu recebimento caso ele seja um valor diferente de 0 ou de 1. Fisicamente falando o 0 e o 1 são tensões elétricas, tradicionalmente de 0 volt e 5 volts, respectivamente. Por exemplo, quando você está mandando um , apesar de a mensagem conter caracteres e até mesmo fotos, essas informações são transmitidas pelos cabos da rede em forma de números: uma seqüência de 0s e 1s. O computador receptor trata de pegar esses números e transformá-los novamente em dados compreensíveis por nós (essa conversão é feita pelo protocolo da rede). Como os dados transmitidos são na realidade números, o dispositivo receptor pode usar mecanismos de correção de erro para verificar se o dado está correto ou não. MODULAÇÃO Esses números digitais, por sua vez, são transmitidos em forma de impulsos elétricos, ópticos ou ondas de rádio, dependendo do meio usado na conexão dos computadores (cabos elétricos, fibras ópticas, transmissão via rádio, etc). Eventualmente os sinais digitais manipulados pelo computador necessitam ser transformados em sinais analógicos para serem transmitidos pelo meio de transmissão, como mostra a o desenho abaixo. Esse método é conhecido como modulação de dados. Ao contrário de uma transmissão analógica "pura", essa transmissão analógica estará enviando, através de sinais analógicos, dados que originalmente são digitais. Com isso, o receptor, após os dados terem sido demodulados, poderá verificar se os dados que acabou de receber estão ou não corrompidos, pedindo uma retransmissão caso eles tenham sido corrompidos no caminho. A maioria dos usuários usa esse tipo de transmissão em seu computador através de um dispositivo chamado modem, que justamente significa MOdulador/DEModulador, responsável pela transmissão de dados digitais através da linha telefônica (que é um canal analógico, originalmente projetado para transmitir voz). 4

5 NÚMEROS BINÁRIOS Como vimos, as informações digitais só podem assumir dois valores: 0 e 1. Esse tipo de número é também chamado número binário e cada algarismo binário é chamado bit (contração de Binary digit). Como os números binários só possuem dois algarismos (0 e 1), sua representação é feita na base 2 (os números que nós normalmente usamos são chamados decimais e são representados na base 10). As palavras binárias recebem um nome especial conforme a sua quantidade de bits. Por exemplo, um número de 8 bits é também chamado byte. Assim, quando falamos "transmissão de um byte" equivale a dizer 'transmissão de oito bits", isto é, a transmissão de uma seqüência de oito zeros e uns. TRANSMISSÃO EM SÉRIE VS. TRANSMISSÃO PARALELA Dentro do computador, o tipo de transmissão mais usual é chamada paralela. Neste tipo de transmissão, o transmissor envia todos os bits de dados que ele é capaz de transmitir de uma só vez para o receptor. Tanto o transmissor como o receptor têm de ser capazes de "falar" a uma mesma quantidade de bits para que a transmissão possa ser feita. Neste exemplo, o transmissor e o receptor trabalham a oito bits por vez (comunicação paralela de oito bits) e o transmissor está enviando o dado ao receptor. Fisicamente falando, é necessário um fio para transmitir cada bit de dados. Assim, na transmissão paralela, são necessários oito fios ligando o circuito transmissor ao circuito receptor para que esse esquema funcione. Urna transmissão paralela de 32 bits necessitará de 32 fios, por exemplo. Por conta disso, fora do computador a transmissão paralela é usada somente por dispositivos com cabo curto - ela é usada na porta paralela, que liga o micro à impressora e outros dispositivos que podem ser conectados a essa porta. Os dispositivos externos ao micro que necessitem de cabos longos - como o teclado, o mouse, a porta USB e, principalmente, as redes - usam um outro tipo de comunicação chamada em série. Na comunicação em série, é necessário somente um fio para transmitir os dados. Os bits são transmitidos um a um. A transmissão em série é mais lenta do que a transmissão em paralela. Você perceberá que a transmissão em série será oito vezes mais lenta que a comunicação em paralela (valor válido somente para o exemplo dado). Na transmissão paralela, o transmissor enviou para o receptor os oito bits de dados de uma só vez, enquanto na transmissão em série, ele precisou enviar um bit de cada vez. Apesar de lenta, a comunicação em série tem como vantagem o limite de comprimento do cabo ser maior e também a grande vantagem de somente usar um canal de transmissão (um fio). Imagine uma comunicação em paralelo de oito bits ligando duas cidades: seriam necessários, pelo menos, oito fios. Dessa forma, é por esse motivo que as redes locais usam comunicação do tipo em série. A unidade de medida de velocidade de comunicações em série é o bps (bits por segundo), que é o número de bits por segundo que o transmissor consegue enviar para o receptor. 5

6 CABO PAR TRANÇADO FUNDAMENTOS O par trançado é o tipo de cabo de rede mais usado atualmente. Existem basicamente dois tipos de cabo par trançado: sem blindagem, também chamado UTP (Unshielded Twisted Pair), e com blindagem, também chamado STP (Shielded Twisted Pair). A diferença entre eles é justamente a existência, no par trançado com blindagem, de uma malha em volta do cabo protegendo-o contra interferências eletromagnéticas. O par trançado mais popular é o par trançado sem blindagem. Esse tipo de cabo utiliza um conector chamado RJ-45. A maioria das redes hoje em dia utiliza esse sistema de cabeamento. Na realidade, o par trançado sem blindagem possui uma ótima proteção contra ruídos, só que usando uma técnica chamada cancelamento e não através de uma blindagem. Através dessa técnica, as informações circulam repetidas em dois fios, sendo que no segundo fio a informação possui a sua polaridade invertida. Todo fio produz um campo eletromagnético ao seu redor quando um dado é transmitido. Se esse campo for forte o suficiente, ele irá corromper os dados que estejam circulando no fio ao lado (isto é, gera ruído). Em inglês esse problema é conhecido como cross-talk. A direção desse campo eletromagnético depende do sentido da corrente que está circulando no fio, isto é, se é positiva ou então negativa. No esquema usado pelo par trançado, como cada par transmite a mesma informação só que com a polaridade invertida, cada fio gera um campo eletromagnético de mesma intensidade mas em sentido contrário. Com isso, o campo eletromagnético gerado por um dos fios é anulado pelo campo eletromagnético gerado pelo outro fio. Além disso, como a informação é transmitida duplicada. Esses dois fios são enrolados um no outro, o que aumenta a força dessa proteção eletromagnética. Por isso esse tipo de cabo é chamado par trançado. Os fios são agrupados de dois em dois e enrolados. O par trançado tradicional utiliza dois pares, um para a transmissão de dados (TD) e outro para a recepção de dados (RD). Como utilizam canais separados para a transmissão e para a recepção, é possível utilizar a comunicação full-duplex com esse tipo de cabo. No cabo par trançado tradicional existem quatro pares de fio. Dois deles não são utilizados. A principal vantagem do par trançado, além do seu preço, é a sua flexibilidade de instalação. Juntamente com o par trançado surgiu o conceito de cabeamento estruturado, que nada mais é que um sistema de organização do cabeamento da rede utilizado em redes que possuam muitos micros. O cabeamento estruturado inclui tomadas de rede, racks e armários. Sua principal desvantagem é o limite do comprimento do cabo (100 metros por trecho) e da baixa imunidade contra interferências eletromagnéticas. Mas na maioria dos casos do dia-a-dia esses dois fatores não são tão importantes. Em um escritório ou mesmo em um prédio comercial raramente a distância entre um micro e o concentrador (também chamado hub) é maior que 100 metros. E a interferência eletromagnética realmente só será preocupante em ambientes industriais, onde existam muitos motores, geradores, etc. (neste caso a fibra óptica é recomendada). A taxa de transferência máxima padrão do par trançado é de 10 Mbps, a mesma velocidade máxima do cabo coaxial. Esse tipo de cabo é chamado 10BaseT (10 Mbps, transmissão uni-canal, par trançado). Atualmente o par trançado opera a 100 Mbps e é chamado 100BaseT. Existe ainda o par trançado operando a Mbps, chamado 1000BaseT ou Gigabit Ethernet. 6

7 O par trançado possui um limite de dois dispositivos por cabo. REDES DE COMPUTADORES Conceitos básicos CABO PAR TRANÇADO TOPOLOGIA Redes usando o par trançado são fisicamente instaladas utilizando uma topologia chamada estrela. Nesta topologia, existe um dispositivo concentrador, chamado hub, fazendo a conexão entre os computadores. Isso resolve o limite de dois dispositivos por cabo do par trançado. A grande vantagem dessa topologia é que, caso um cabo se parta, somente o micro conectado àquele cabo perde comunicação com a rede: o restante da rede continua funcionando. O cabo coaxial utiliza uma topologia chamada linear, onde todos os micros compartilham um mesmo cabo e, com isso, caso o cabo se parta, todos os micros perdem a conexão com a rede. Apesar de fisicamente a topologia utilizada pelo par trançado ser em estrela, logicamente ela continua sendo uma topologia linear. Isto é, quando um dado é enviado para a rede, todas as máquinas recebem aquele dado. Enquanto um micro estiver se comunicando nenhum outro pode utilizar a rede, pois o cabeamento estará ocupado. A vantagem de se utilizar um hub, isto é, urna rede com topologia em estrela, está na flexibilidade dessa instalação. A adição de novas máquinas na rede não pára a rede como ocorre com o cabo coaxial e caso haja problemas com o cabo, somente a máquina conectada ao cabo problemático perde a conexão com a rede, facilitando, inclusive, a identificação do cabo defeituoso. Outra vantagem dessa topologia é o uso do cabeamento estruturado. PAR TRANÇADO SEM BLINDAGEM (UTP) O par trançado sem blindagem é o tipo de cabo mais usado por redes atualmente. Ele também é chamado UTP, Unshielded Twisted Pair. A EIA/TIA (Electronic Industries Alliance/Telecommunications Industry Association), órgão norte-americano responsável pela padronização de sistemas de telecomunicações, padronizou os cabos do tipo par trançado em uma norma chamada 568. Nessa norma, os cabos são classificados em categorias, de 1 a 5. Os cabos de categoria 1 e 2 são usados por sistemas de telefonia, enquanto os cabos de categoria 3, 4 e 5 são usados por redes locais: Categoria 3: Permite comunicações até 16 Mbps. É utilizado por redes 10BaseT, isto é, por redes utilizando par trançado operando a 10 Mbps. É também utilizado em redes Token Ring. Categoria 4: Permite comunicações até 20 Mbps. Categoria 5: Permite comunicações, até 100 Mbps. É o tipo de cabo par trançado mais usado hoje em dia. Possui uma impedância de 100 Ω e é utilizado por redes 100BaseT. Também é utilizado em redes 1000BaseT. Dessa forma, atualmente quando dizemos 'par trançado' está implícito o uso de cabo categoria 5, que é o tipo de cabo mais usado atualmente. 7

8 PINAGEM O par trançado padrão utiliza apenas dois pares de fio, um para a transmissão de dados e outro para a recepção de dados. Acontece que o cabo par trançado possui quatro pares de fios. Portanto, dois não são utilizados. O par trançado sem blindagem utiliza em suas extremidades um conector chamado RJ-45, que possui oito contatos (já que o cabo par trançado possui oito fios). Para a correta identificação dos pares dentro do cabo, os pares são coloridos: verde, laranja, marrom e azul. Um dos fios dos pares é totalmente colorido e o outro é branco com uma faixa colorida. Por exemplo, no par verde, um dos fios é totalmente verde e o outro é branco com pequenas faixas verdes. O par trançado possui um limite de dois dispositivos por cabo; ele é sempre usado com dois plugues RJ-45, cada um conectado em uma das pontas do cabo. Os cabos par trançado normalmente utilizam um esquema de ligação chamado pino-a-pino. Neste esquema, o pino 1 do primeiro plugue é ligado ao pino 1 do segundo plugue, o pino 2 é ligado ao pino 2 e assim sucessivamente até o oitavo pino. Tudo seria muito simples se não houvesse diversas maneiras de se colocar os fios em ordem no conector RJ-45. Em princípio, basta ligar, o pino 1 do primeiro conector ao pino 1 do segundo conector, o pino 2 do primeiro conector ao pino 2 do segundo e assim por diante para montar um cabo par trançado. O problema todo é a falta de padronização. Por exemplo, você poderia usar o fio laranja para conectar o primeiro pino, outro técnico poderia utilizar o fio verde, enfim, cada técnico ao redor do mundo iria utilizar o seu próprio padrão de fiação. Na hora de fazer a manutenção de uma rede, ficaria difícil adivinhar qual foi a ordem dos fios que o técnico usou na montagem do cabo. O sistema de cabeamento 10BaseT original utiliza o seguinte padrão: Pino Cor Função 1 Branco com verde +TD 2 Verde -TD 3 Branco com laranja +RD 4 Azul Não usado 5 Branco com azul Não usado 6 Laranja -RD 7 Branco com marrom Não usado 8 Marrom Não usado Esse esquema de fiação é derivado do padrão T568A do TIA/EIA, que é o padrão preferido na ligação dos fios do cabo par trançado no plugue RJ-45. 8

9 MONTANDO CABOS PAR TRANÇADO SEM BLINDAGEM A montagem do cabo par trançado sem blindagem é relativamente simples. Além do cabo, você precisará de um conector RJ-45 de pressão para cada extremidade do cabo e de um alicate de pressão para conectores RJ-45 (também chamado de alicate de crimp). 1- Assim como ocorre com o cabo coaxial, fica muito difícil passar o cabo por conduítes e por estruturas usadas para ocultar o cabo (por cima do rebaixamento do teto ou por baixo de um piso elevado, por exemplo) depois que os plugues RJ-45 estão instalados. Por isso, passe o cabo primeiro antes de instalar os plugues. O cabo par trançado é vendido em rolos de centenas de metros, por isso corte o cabo no comprimento desejado. Lembre-se de deixar uma folga de alguns centímetros, já que o usuário poderá mover ou alterar a posição do micro que será conectado na rede. Além disso, você poderá errar na hora de instalar o plugue RJ-45, fazendo com que você precise cortar alguns poucos centímetros do cabo para instalar novamente o plugue. 2- Desencape aproximadamente 2,5 cm do cabo. Remova somente a proteção externa do cabo (que normalmente é azul), não desencape os fios. Isso pode ser feito cuidadosamente com uma pequena tesoura (ou com um desencapador de cabo par trançado). Alguns cabos possuem um filme plástico envolvendo os fios. Essa proteção deve também ser removida. 3- Desenrole os fios que ficaram para fora do cabo, ou seja, deixe-os retos e não trançados. 4- Coloque os fios na ordem em que eles serão instalados no conector RJ-45. Os pinos do conector RJ-45 são contados da esquerda para a direita, com os contatos virados para você e com a parte onde o cabo entra apontado para baixo. 5- Corte os fios a 1,5 cm do invólucro do cabo utilizando um alicate de corte. 6- Observe, no conector RJ-45, que para cada pino existe um pequeno tubo onde o fio deve ser inserido. Insira cada fio em seu tubo, até que atinja o final do conector. Não é necessário desencapar os fios. 7- Ao terminar de inserir os fios no conector RJ-45, basta inserir o conector no alicate de pressão e pressionar o alicate. Antes disso, verifique atentamente se todos os fios realmente atingiram o final do conector. Os pinos do conector são pequenas lâminas que desencapam os fios e, ao mesmo tempo, fazem o contato externo. Por isso não é necessário desencapar os fios (os próprios pinos, ao serem pressionados com o alicate, efetuam essa tarefa por você). 8- Após pressionar o alicate, remova o conector do alicate e verifique se o cabo ficou bom. Para isso, puxe o cabo para ver se não há nenhum fio que ficou solto ou frouxo. 9- Repita o processo para a outra ponta do cabo. CABEAMENTO ESTRUTURADO As redes mais populares utilizam a arquitetura Ethernet usando par trançado sem blindagem (UTP). Nessa arquitetura, há a necessidade de um dispositivo concentrador, tipicamente um hub, para fazer a conexão entre os micros, já que o par trançado só pode ser usado para ligar dois dispositivos. 9

10 Em redes pequenas, o cabeamento não é um ponto que atrapalhe o dia-a-dia da empresa, já que apenas um ou dois hubs são necessários para interligar todos os micros. Entretanto, em redes médias e grandes a quantidade de cabos e o gerenciamento dessas conexões pode atrapalhar o dia-a-dia da empresa. A simples conexão de um novo micro na rede pode significar horas e horas de trabalho (passando cabos e tentando achar uma porta livre em um hub). Se a idéia for substituir equipamentos, adicionar um novo hub ou ainda alterar a disposição física da rede, perde-se horas ou mesmo dias, e a rede sairá do ar constantemente durante esse processo. É aí que entra o cabeamento estruturado. A idéia básica do cabeamento estruturado é fornecer ao ambiente de trabalho um sistema de cabeamento que facilite a instalação e remoção de equipamentos, sem muita perda de tempo, igual ao que ocorre com o sistema elétrico do prédio: para instalar um novo equipamento elétrico, basta ter uma tomada de força disponível. Dessa forma, o sistema mais simples de cabeamento estruturado é aquele que provê tomadas RJ-45 para os micros da rede em vez de conectarern o hub diretamente aos micros. Em um escritório, por exemplo, poderia haver vários pontos de rede já preparados para receber novas máquinas. Assim, ao trocar um micro de lugar ou na instalação de um novo micro, não haveria a necessidade de se fazer cabeamento do micro até o hub; este cabeamento já estaria feito, agilizando o dia-a-dia da empresa. Muitos prédios modernos já são construídos com dutos próprios para a instalação do cabeamento de redes, inclusive com esse tipo de cabeamento estruturado já montado. Só que a idéia do cabeamento estruturado vai muito além disso. Além do uso de tomadas, o sistema de cabeamento estruturado utiliza um concentrador de cabos chamado patch panel (painel de conexões). Em vez dos cabos que vêm das tomadas conectarem-se diretamente ao hub, eles são conectados ao patch panel. Dessa forma, o patch panel funciona como um grande concentrador de tomadas. CROSS-OVER Os cabos par trançado fazem uma ligação pino-a-pino entre os dispositivos que estejam interligando, por exemplo, a ligação de um micro a um hub. Um par de fios é usado para a transmissão e outro par é usado para a recepção. O que acontece dentro do hub é que esse dispositivo conecta os sinais que estão saindo das máquinas (TD) às entradas de dados das demais máquinas (RD) e vice- versa, para que a comunicação possa ser estabelecia. Esse esquema é chamado cross-over (cruzamento). Sem o cross-over dentro do hub a comunicação não seria possível, já que os micros tentariam transmitir dados para a saída de dados dos demais micros, e não para a entrada de dados, como é o correto. Em algumas situações pode ser que tenhamos de interligar equipamentos que não façam o cross-over internamente. Por exemplo, se você quiser montar uma rede com apenas dois micros usando par trançado sem usar um hub (isto é, ligando os micros diretamente) o cabo pino-a-pino não funcionará, pois com ele você ligará a saída de dados do primeiro micro à saída de dados do segundo micro (e não à entrada de dados, como seria o correto). Nesse tipo de situação, você precisa utilizar um cabo cross-over, que faz o cruzamento externamente, no cabo. 10

11 Outro uso bastante comum do cabo cross-over é na ligação de dois hubs. Se você ligar dois hubs usando portas convencionais, que já façam o cross-over, um cabo pino-a-pino irá anular o cruzamento, e os sinais de transmissão do primeiro hub serão ligados aos sinais de transmissão do segundo hub, e não às entradas de recepção, como é o correto. A seguir vemos a correta ligação de dois hubs usando portas com cross-over interno, utilizando, para isso, um cabo cross-over. O cabo cross-over, ao contrário do cabo pino-a-pino, interliga a saída de dados do primeiro micro à entrada de dados do segundo e vice-versa. A pinagem desse tipo de cabo para redes 10BaseT é mostrada na tabela a seguir. REPETIDORES O repetidor é um dispositivo responsável por ampliar o tamanho máximo do cabeamento da rede. Ele funciona como um amplificador de sinais, regenerando os sinais recebidos e transmitindo esses sinais para outro segmento da rede. Abaixo temos dois segmentos de rede Ethernet em topologia linear usando cabo coaxial fino. Cada segmento pode ter até 185 metros de extensão (limite do cabo coaxial fino). Com o uso do repetidor, podemos interligar vários segmentos em uma única rede, ampliando o comprimento máximo possível da rede. Na ligação entre dois repetidores, pode ou não haver máquinas instaladas. O comprimento máximo da rede foi ampliado para 555 metros, caso estejamos também utilizando o cabo coaxial fino na ligação entre os dois repetidores. Como o nome sugere, ele repete as informações recebidas em sua porta de entrada na sua porta de saída. Isso significa que, no segmento 1 da rede apresentada acima, quando a máquina A envia dados para a máquina B, não só todo o segmento 1 recebe esses dados ao mesmo tempo, mas também o segmento 3. O repetidor é um elemento que não analisa os quadros de dados para verificar para qual segmento o quadro é destinado. Assim, ele realmente funciona como um "extensor" do cabeamento da rede. É como se todos os dois segmentos de rede apresentados estivessem fisicamente instalados no mesmo segmento. Apesar de aumentar o comprimento do cabo da rede, o repetidor traz como desvantagem diminuir o desempenho da rede. Isso ocorre porque, como existirão mais máquinas na rede, as chances de o cabeamento estar livre para o envio de um dado serão menores. E quando o cabeamento está livre, as chances de uma colisão serão maiores, já que teremos mais máquinas na rede. HUBS Os hubs são dispositivos concentradores, responsáveis por centralizar a distribuição dos quadros de dados em redes fisicamente ligadas em estrela. Todo hub é um repetidor. Ele é responsável por replicar em todas as suas portas as informações recebidas pelas máquinas da rede. 11

12 O hub não possui a capacidade de aumentar o desempenho da rede. Facilidade de se identificar um cabo defeituoso. REDES DE COMPUTADORES Conceitos básicos PONTES A ponte é um repetidor inteligente. Ela tem a capacidade de ler e analisar os quadros de dados que estão circulando na rede. Sendo assim, ela consegue ler os campos de endereçamento MAC do quadro de dados. Com isso, a ponte não replica para outros segmentos dados que tenham como destino o mesmo segmento da origem. Se o computador A transfere dados para B, todos os micros do segmento 1 recebem os dados (mas só o micro B os captura). A ponte, por verificar que o endereço MAC de destino está presente no segmento 1, não replica o quadro para o segmento 2. No caso do micro A estar transferindo dados para o micro F, a ponte verifica que o endereço MAC de destino encontra-se no segmento 2, passando, então, a funcionar como um repetidor tradicional, replicando o quadro gerado no segmento 1 no segmento 2. SWITCHES Os switches são pontes contendo várias portas. Ele envia os quadros de dados somente para a porta de destino do quadro, ao contrário do hub, onde os quadros são transmitidos simultaneamente para todas as portas. Com isso, esse dispositivo consegue aumentar o desempenho da rede, já que manterá o cabeamento da rede livre. Outra vantagem é que mais de uma comunicação pode ser estabelecida simultaneamente, desde que as comunicações não envolvam portas de origem ou destino que já estejam sendo usadas em outra comunicação. Os switches conseguem enviar quadros diretamente para as portas de destino porque eles são dispositivos que aprendem. Quando uma máquina envia um quadro para a rede através do switch, o switch lê o campo de endereço MAC de origem do quadro e anota em uma tabela interna o endereço MAC da placa de rede do micro que está conectado àquela porta. No entanto, se o endereço MAC do quadro for desconhecido pelo switch, isto é, ele não sabe qual porta deve entregar o quadro, ele gera um processo conhecido como inundação (flooding): ele envia o quadro para todas as suas portas (menos para a porta de origem do quadro). Nesse momento o switch opera igual a um hub. O switch também desaprende um endereço MAC. Após um determinado período de tempo sem receber qualquer quadro de um determinado endereço MAC (por exemplo, cinco minutos), o switch elimina esse endereço de sua tabela. Isso permite que a estrutura física da rede seja alterada e o switch mantenha a sua capacidade de aprendizado, mantendo a rede funcionando. 12

13 ROTEADORES Roteadores são pontes que operam na camada de Rede do modelo OSI (camada 3). Essa camada é produzida não pelos componentes físicos da rede, mas sim pelos protocolos de alto nível. Tomando como base o protocolo mais utilizado hoje em dia, o TCP/IP, o protocolo IP é o responsável por criar o conteúdo dessa camada. O papel fundamental do roteador é poder escolher um caminho para o datagrama chegar até o seu destino. Em redes grandes pode haver mais de um caminho, e o roteador é o elemento responsável por tomar a decisão de qual caminho percorrer. Em outras palavras, o roteador é um dispositivo responsável por interligar redes diferentes. Abaixo temos um exemplo de uso de roteadores. Há dois caminhos para conectar um micro da rede 1 com um micro da rede 5: através do roteador 2 ou através do roteador 4. Os roteadores podem decidir qual caminho tomar através de dois critérios, que: o caminho mais curto (que, nesse exemplo, é o caminho do roteador 4) ou o caminho mais descongestionado (que não podemos determinar nesse exemplo; se o caminho do roteador 4 estiver congestionado, o caminho do roteador 2, apesar de mais longo, pode acabar sendo mais rápido). A grande diferença entre uma ponte e um roteador é que o endereçamento que a ponte utiliza é o endereçamento usado na camada de Link de Dados do modelo OSI, ou seja, o endereçamento MAC das placas de rede, que é um endereçamento físico. O roteador, por operar na camada de Rede, usa o sistema de endereçamento dessa camada, que é um endereçamento lógico. No caso do TCP/IP, esse endereçamento é o endereço IP. Em redes grandes - e a Internet é o melhor exemplo - é praticamente impossível para uma ponte saber os endereços MAC de todas as placas de rede existentes na rede. Quando uma ponte não sabe um endereço MAC, ela usa a técnica de inundação, isto é, ela envia o pacote de dados para todas as suas portas. Imagine se na Internet cada roteador enviasse para todas as suas portas uma inundação toda vez que ele não soubesse um endereço MAC! A Internet simplesmente não funcionaria, por causa do excesso de inundações! A vantagem do uso de endereços lógicos em redes grandes é que eles são mais fáceis de serem organizados hierarquicamente, isto é, de uma forma padronizada. Mesmo que um roteador não saiba onde está fisicamente localizada uma máquina que possua um determinado endereço, ele envia o pacote de dados para um outro roteador que tenha probabilidade de saber onde esse pacote deve ser entregue (roteador hierarquicamente superior). Esse processo continua até o pacote atingir a rede de destino, onde o pacote atingirá a máquina de destino. Outra vantagem é que no caso da troca do endereço físico de uma máquina na rede - por exemplo, a troca de uma placa de rede defeituosa - isso não faz com que o endereço lógico dessa máquina seja alterado. Outro ponto importante é que os roteadores, por operarem na camada de Rede do modelo OSI, são capazes de fragmentar os datagramas recebidos. Com isso, esse dispositivo é capaz de interligar duas redes que possuam arquiteturas diferentes (por exemplo, conectar uma rede Token Ring a uma rede Ethernet, uma rede Ethernet a uma rede X.25, etc.). 13

14 É importante notar que o papel do roteador é interligar redes diferentes (redes independentes), enquanto o papel de repetidores, hubs, pontes e switches é de interligar segmentos pertencentes a uma mesma rede. PROTOCOLOS Um dos assuntos mais importantes em relação a redes locais é protocolos. São os protocolos que definem como a rede irá funcionar de verdade, pois são eles que definem como os dados enviados por programas serão transferidos pela rede. Portanto, para entendermos como as redes locais funcionam, devemos dominar com clareza esse assunto. CONCEITOS BÁSICOS Protocolo é a "linguagem" usada pelos dispositivos de uma rede de modo que eles consigam se entender, isto é, trocar informações entre si. Para que todos os dispositivos de uma rede consigam conversar entre si, todos eles deverão estar usando uma mesma linguagem, isto é, um mesmo protocolo. Uma rede pode usar diversos protocolos, como o TCP/IP, o NetBEUI e o SPX/IPX, entre outros. Embora cada um desses protocolos funcione de uma forma particular, eles têm algumas similaridades. Essas similaridades existem porque, na verdade, os protocolos surgiram com um mesmo objetivo: transmitir dados através de uma rede. Para entendermos melhor como os protocolos funcionam, considere as seguintes premissas: 1. A maioria das transmissões de dados em redes locais é do tipo half-duplex. 2. Tradicionalmente os computadores de uma rede compartilham um mesmo cabo e, com isso, todos os computadores recebem uma mesma informação ao mesmo tempo. Mesmo em redes que utilizem hubs, onde cada micro é conectado à rede usando um cabo individual, esse componente na verdade funciona apenas como um repetidor, enviando para todas as máquinas as informações que ele recebe, ao mesmo tempo. Se o computador A quiser enviar um dado para o computador B, este dado também chegará ao computador C. 3. Se uma transmissão está sendo feita entre dois dispositivos, nenhuma outra transmissão poderá ser feita ao mesmo tempo, mesmo que seja entre dois dispositivos que não estejam participando da transmissão em curso, já que o cabo já estará sendo usado. O computador C não poderá enviar dados para nenhum outro micro da rede enquanto o cabo estiver sendo usado, mesmo que seja um micro que não esteja participando da comunicação atualmente em curso (por exemplo, para um hipotético computador D). 4. Se um arquivo grande tiver de ser transmitido, os demais dispositivos da rede terão de esperar muito tempo para começarem a transmitir (pois o arquivo é grande e demora algum tempo para ser transmitido), já que o cabo já estará sendo usado. 5. Poderão ocorrer interferências de algum tipo no meio do caminho e o dado pode não chegar corretamente ao seu destino. Os protocolos são justamente uma solução para todos esses problemas. Primeiro, o protocolo pega os dados que devem ser transmitidos na rede e divide ele em pequenos pedaços de tamanho 14

15 fixo chamados pacotes ou quadros. Isso significa que um arquivo não é transmitido na rede de uma só vez. Por exemplo, se um arquivo a ser transmitido possui 100 KB e o protocolo usado divide os dados em pacotes de 1 KB, então esse arquivo será transmitido em 100 pacotes de 1 KB cada. Dentro de cada pacote há uma informação de endereçamento que informa a origem e o destino do pacote. Se o computador A está enviando um arquivo para o computador B e todos os computadores da rede recebem essa informação ao mesmo tempo, como o computador B sabe que o dado é para ele? Como os demais computadores da rede sabem que o dado não é para eles? Justamente observando essa informação, de endereçamento. As placas de rede dos computadores possuem um endereço fixo, que é gravado em hardware. Dessa forma, o computador de destino sabe que o pacote atualmente transitando no cabo da rede é para ele, porque há o endereço de sua placa de rede no cabeçalho de destino do pacote. Da mesma forma, os demais computadores sabem que aquele pacote não é para eles, já que não há o endereço de nenhuma das placas de rede dos outros computadores no pacote. O uso de pacotes de dados otimiza enormemente o uso da rede, já que, em vez de uma única transmissão de um dado grande (um arquivo grande, por exemplo), existirão várias transmissões de dados menores. Com isso, estatisticamente haverá uma maior probabilidade de um outro dispositivo que queira transmitir um dado encontrar o cabo da rede livre, podendo iniciar uma nova transmissão. Dessa forma, é possível que vários dispositivos se comuniquem "ao mesmo tempo" em uma rede. Fisicamente, essas transmissões não são efetuadas simultaneamente, mas intercalando os vários pacotes de dados. Ao longo do tempo, serão intercalados no cabo pacotes vindos do computador A e do computador C. O computador receptor se encarregará de "montar os pacotes à medida em que eles, vão chegando, o que é fácil, já que em cada pacote há a informação do computador de origem. Portanto, a velocidade da transmissão de dados em uma rede é altamente dependente do número de transmissões "simultâneas" que estão sendo efetuadas. Quanto mais transmissões estiverem em curso ao mesmo tempo, mais lenta será a rede. Suponha o seguinte: se somente há urna transmissão de dados entre o computador A e o computador B, essa transmissão pode ser feita na velocidade máxima do meio de transmissão, por exemplo, 10 Mbps. Para fazer duas transmissões simultâneas o meio teria de aumentar a sua velocidade para 20 Mbps (para conseguir dados a 10 Mbps). No caso de três comunicações simultâneas, a velocidade teria de passar para 30 Mbps e assim por diante. Acontece que o meio - isto é, o cabeamento da rede - possui um limite que é justamente a sua velocidade máxima de transmissão. Dessa forma, um cabo que transmite dados a 10 Mbps não consegue transmitir dados a uma velocidade maior que esta. Com isso, para conseguir transmitir dois dados a 10 Mbps, obrigatoriamente a velocidade desses dois dados tenderá a cair pela metade - 5 Mbps. No caso de três dados, a velocidade individual de cada dado passa para 3,33 Mbps e assim por diante. Isso ocorre porque somente um dispositivo pode usar o cabo por vez e, portanto, as transmissões na verdade não serão simultâneas, mas sim intercaladas. Dessa forma, há uma relação direta entre o número de máquinas instaladas e o seu desempenho. Teoricamente, quanto mais máquinas colocarmos na rede, mais lenta ela será, pois maior será a probabilidade de mais de uma transmissão ser requerida por vez. 15

16 A placa de rede, ao colocar um pacote de dados no cabo da rede, faz uma conta chamada checksum ou CRC (Cyclical Redundancy Check). Essa conta consiste em somar todos os bytes presentes no pacote de dados e enviar o resultado dentro do próprio pacote. A placa de rede do dispositivo receptor irá refazer essa conta e verificar se o resultado calculado corresponde ao valor enviado pelo dispositivo transmissor. Se os valores forem iguais, significa que o pacote chegou íntegro ao seu destino. Caso contrário, significa que houve algo de errado na transmissão (uma interferência no cabo, por exemplo) e os dados recebidos são diferentes dos originalmente enviados, ou seja, os dados chegaram corrompidos ao destino. Nesse caso, o dispositivo receptor pede ao transmissor uma retransmissão do pacote defeituoso. Essa é outra vantagem de se trabalhar com pequenos pacotes em vez de transmitir diretamente o arquivo. Imagine ter de esperar receber o arquivo todo para só então verificar se ele chegou em perfeito estado! Com o uso de pacotes, a verificação de erros é feita a cada pacote recebido. O MODELO OSI Quando as redes de computadores surgiram, as soluções eram, na maioria das vezes, proprietárias, isto é, uma determinada tecnologia só era suportada por seu fabricante. Não havia a possibilidade de se misturar soluções de fabricantes diferentes. Dessa forma, um mesmo fabricante era responsável por construir praticamente tudo na rede. Para facilitar a interconexão de sistemas de computadores, a IS0 (International Standards Organization) desenvolveu um modelo de referência chamado 0SI (Open Systems Interconnection), para que os fabricantes pudessem criar protocolos a partir desse modelo. Interessante notar que a maioria dos protocolos existentes - como o TCP/IP, o IPX/SPX e o NetBEUI - não segue esse modelo de referência ao pé da letra. Porém, através dele há como entender como deveria ser um "protocolo ideal", bem como facilita enormemente a comparação do funcionamento de protocolos criados por diferentes fabricantes. O modelo de protocolos OSI é um modelo de sete camadas. Na transmissão de um dado, cada camada pega as informações passadas pela camada superior, acrescenta informações pelas quais ela seja responsável e passa os dados para a camada imediatamente inferior. Esse processo é conhecido como encapsulamento. Na camada 4, Transporte, o dado enviado pelo aplicativo é dividido em pacotes. Na camada 2, Link de Dados, o pacote é dividido em vários quadros. Na recepção de um dado, o processo é o inverso. Um usuário que pede para o seu programa de baixar os seus s, na verdade está fazendo com que o seu programa de inicie uma transmissão de dados com a camada 7 - Aplicação - do protocolo usado, pedindo para baixar os s do servidor de s. Essa camada processa esse pedido, acrescenta informações de sua competência, e passa os dados para a camada imediatamente inferior, a camada 6 (Apresentação). Esse processo continua até a camada 1 (Física) enviar o quadro de dados para o cabeamento da rede, quando, então, atingirá o dispositivo receptor, que fará o processo inverso, até a sua aplicação - no nosso exemplo, um programa servidor de . A maioria dos protocolos comerciais também trabalha com o conceito de camadas, porém essas camadas não necessariamente possuem o mesmo nome e função das apresentadas no modelo 0SI. Muitas vezes, para cada uma dessas camadas há um protocolo envolvido. Dessa forma, muitos 16

17 protocolos são, na verdade, um conjunto de protocolos, cada um com papel específico em sua estrutura de camadas. As camadas do modelo OSI podem ser divididas em três grupos: aplicação, transporte e rede. As camadas de rede se preocupam com a transmissão e recepção dos dados através da rede e, portanto, são camadas de baixo nível. A camada de transporte é responsável por pegar os dados recebidos pela rede e repassá-los para as camadas de aplicação de uma forma compreensível, isto é, ela pega os pacotes de dados e transforma-os em dados quase prontos para serem usados pela aplicação. As camadas de aplicação, que são camadas de alto nível, colocam o dado recebido em um padrão que seja compreensível pelo programa (aplicação) que fará uso desse dado. Até então estávamos usando os termos pacotes e quadros como sinônimos, mas estes termos se referem a duas coisas distintas. Um quadro é um conjunto de dados enviado através da rede, de forma mais "bruta" ou, melhor dizendo, de mais baixo nível. Dentro de um quadro encontramos informações de endereçamento físico, como, por exemplo, o endereço real de uma placa de rede. Logo, um quadro está associado às camadas mais baixas (1 e 2) do modelo OSI. Um pacote de dados se refere a um conjunto de dados manipulados nas camadas 3 e 4 do modelo OSI. No pacote há informações de endereçamento virtual. Por exemplo, a camada 4 cria um pacote de dados para ser enviado pela rede e a camada 2 divide esse pacote em vários quadros que serão efetivamente enviados através do cabo da rede. Um pacote, portanto, contém a informação proveniente de vários quadros. Para dar um exemplo real e elucidar de uma vez essa diferença, em uma rede usando o protocolo TCP/IP, a camada IP adiciona informações de endereçamento de um pacote (número do endereço IP da máquina de destino), que é um endereçamento virtual. Já a camada de Controle de Acesso ao Meio (MAC) - que corresponde à camada 2 do modelo OSI - transformará esse pacote em um ou mais quadros e esses quadros terão o endereço da placa de rede de destino (endereço real, físico) que corresponda ao número IP fornecido. Estudaremos agora cada uma das camadas do modelo OSI e suas funções. Note que as explicações serão dadas como se estivéssemos transmitindo um dado do computador A para o computador B. O processo de recepção é o inverso do descrito. CAMADA 7 - APLICACÃO A camada de aplicação faz a interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo que pediu ou receberá a informação através da rede. Por exemplo, se você quiser baixar o seu com seu aplicativo de , ele entrará em contato com a camada de Aplicação do protocolo de rede efetuando este pedido. CAMADA 6 - APRESENTAÇÃO A camada de Apresentação, também chamada camada de Tradução, converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado, ou seja, um formato entendido pelo protocolo usado. Um exemplo comum é a conversão do padrão de caracteres (código de página) quando, por exemplo, o dispositivo transmissor usa um padrão diferente do ASCII, por exemplo. Pode ter outros usos, como compressão de dados e criptografia. A compressão de dados pega os dados recebidos da camada sete e os comprime (como se fosse um compactador comumente encontrado em PCs, como o Zip ou o Arj) e a camada 6 do 17

18 dispositivo receptor fica responsável por descompactar esses dados. A transmissão dos dados torna-se mais rápida, já que haverá menos dados a serem transmitidos: os dados recebidos da camada 7 foram "encolhidos" e enviados à camada 5. Para aumentar a segurança, pode-se usar algum esquema de criptografia neste nível, sendo que os dados só serão decodificados na camada 6 do dispositivo receptor. CAMADA 5 - SESSÃO A camada de Sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. Nesta sessão, essas aplicações definem como será feita a transmissão de dados e coloca marcações nos dados que estão sendo transmitidos. Se porventura a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor. Por exemplo, você está baixando s de um servidor de s e a rede falha. Quando a rede voltar a estar operacional, a sua tarefa continuará do ponto em que parou, não sendo necessário reiniciá-la. CAMADA 4 - TRANSPORTE A camada de Transporte é responsável por pegar os dados enviados pela camada de Sessão e dividi-los em pacotes que serão transmitidos pela rede, ou, melhor dizendo, repassados para a camada de Rede. No receptor, a camada de Transporte é responsável por pegar os pacotes recebidos da camada de Rede e remontar o dado original para enviá-lo à camada de Sessão. Isso inclui controle de fluxo (colocar os pacotes recebidos em ordem, caso eles tenham chegado fora de ordem) e correção de erros, tipicamente enviando para o transmissor uma informação de reconhecimento (acknowledge), informando que o pacote foi recebido com sucesso. A camada de Transporte separa as camadas de nível de aplicação (camadas 5 a 7) das camadas de nível físico (camadas de 1 a 3). Como você pode facilmente perceber, as camadas de 1 a 3 estão preocupadas com a maneira com que os dados serão transmitidos e recebidos pela rede, mais especificamente com os quadros transmitidos pela rede. Já as camadas de 5 a 7 estão preocupadas com os dados contidos nos pacotes de dados, para serem enviados ou recebidos para a aplicação responsável pelos dados. A camada 4, Transporte, faz a ligação entre esses dois grupos. CAMADA 3 - REDE A camada de Rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes, convertendo endereços lógicos em endereços físicos, de forma que os pacotes consigam chegar corretamente ao destino. Essa camada também determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseada em fatores como condições de tráfego da rede e prioridades. Como você pode ter percebido, falamos em rota. Essa camada é, portanto, usada quando a rede possui mais de um segmento e, com isso, há mais de um caminho para um pacote de dados trafegar da origem até o destino. CAMADA 2 -LINKDE DADOS A camada de Link de Dados (também chamada camada de Enlace) pega os pacotes de dados recebidos da camada de Rede e os transforma em quadros que serão trafegados pela rede, adicionando informações como o endereço da placa de rede de origem, o endereço da placa de rede de destino, dados de controle, os dados em si e o CRC. 18

19 O quadro criado pela camada Link de Dados é enviado para a camada Física, que converte esse quadro em sinais elétricos para serem enviados através do cabo da rede. Quando o receptor recebe um quadro, a sua camada Link de Dados confere se o dado chegou íntegro, refazendo o CRC. Se os dados estão o.k., ele envia uma confirmação de recebimento (chamada acknowledge ou simplesmente ack). Caso essa confirmação não seja recebida, a camada Link de Dados do transmissor reenvia o quadro, já que ele não chegou até o receptor ou então chegou com os dados corrompidos. CAMADA 1 - FÍSICA A camada Física pega os quadros enviados pela camada de Link de Dados e os transforma em sinais compatíveis com o meio onde os dados deverão ser transmitidos. Se o meio for elétrico, essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais elétricos a serem transmitidos pelo cabo. Se o meio for óptico (uma fibra óptica), essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais luminosos e assim por diante, dependendo do meio de transmissão de dados. A camada Física especifica, portanto, a maneira com que os 0s e 1s dos quadros serão enviados para a rede (ou recebidos da rede, no caso da recepção de dados). Ela não sabe o significado dos 0s e 1s que está recebendo ou transmitindo. Por exemplo, no caso da recepção de um quadro, a camada física converte os sinais do cabo em 0s e 1s e envia essas informações para a camada de Link de Dados, que montará o quadro e verificará se ele foi recebido corretamente. Como você pode facilmente perceber, o papel dessa camada é efetuado pela placa de rede dos dispositivos conectados em rede. Note que a camada Física não inclui o meio onde os dados circulam, isto é, o cabo da rede. O máximo com que essa camada se preocupa é com o tipo de conector e o tipo de cabo usado para a transmissão e recepção dos dados, de forma que os 0s e 1s sejam convertidos corretamente no tipo de sinal requerido pelo cabo, mas o cabo em si não é responsabilidade dessa camada. PADRÃO IEEE 802 O IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) criou uma série de padrões de protocolos. O mais importante foi a série 802, que é largamente usada e é um conjunto de protocolos usados no acesso à rede. Os protocolos IEEE 802 possuem três camadas, que equivalem às camadas 1 e 2 do modelo 0SI. A camada 2 do modelo OSI no modelo IEEE 802 é dividida em duas: Controle do Link Lógico (LLC, Logic Link Control) e Controle de Acesso ao Meio (MAC, Media Access Control). Como a maioria das redes usa o padrão IEEE 802 para acessar a rede (isto é, o cabeamento. As camadas 3 a 7 do modelo OSI serão preenchidas de acordo com os protocolos usados pela rede, que poderão equivaler a uma ou mais dessas camadas. Existem vários padrões IEEE 802, como IEEE 802.2, IEEE 802.3, etc. O padrão IEEE especifica o funcionamento da camada de Controle do Link Lógico (LLC). Os demais padrões IEEE operam na camada de Controle de Acesso ao Meio (MAC) e na camada física. Comparando mais uma vez o padrão IEEE 802 com o modelo 0SI, o padrão IEEE equivale a parte da camada 2 (Link de Dados), enquanto que padrões como o 802.3, e equivalem a parte da camada 2 (Link de Dados) e à camada 1 (Física). 19

20 Entre os padrões 802 existentes, destacam-se: - IEEE (Ethernet): Usa o conceito de detecção de colisão, chamado CSMA/CD (Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection), onde todos os computadores da rede compartilham um mesmo cabo. Os computadores só podem enviar dados para a rede quando o cabo está livre. Caso dois computadores tentem enviar um dado ao mesmo tempo na rede, há uma colisão e as placas de rede esperam um período de tempo aleatório e tentam reenviar o pacote para o cabo de rede. Esse método é o mais usado na transmissão de dados em redes locais, tanto que as explicações dadas sobre o funcionamento de redes no início deste capítulo foram baseadas neste método. Tipicamente as transmissões de dados desse padrão são de 10 Mbps, embora já existam as revisões para suportar taxas de transmissão mais altas: 100 Mbps e 1 Gbps. - IEEE (Token Ring): Usado em redes com topologia em anel. Um pacote especial, chamado token (ficha) circula no anel passando de micro em micro. Somente o computador que detenha o token pode enviar dados, gravando o seu pacote de dados dentro do token. A ficha circula no anel até atingir o destino do dado, quando então será descarregada, ficando livre para receber um novo dado. Esse padrão de transmissão de dados não é tão comum como o Ethernet. Existem outros padrões, como o IEEE (token passing). Como dissemos, esses padrões IEEE, além de desempenharem parte do papel da camada 2 do padrão OSI (através da camada de Controle de Acesso ao Meio), desempenham também o papel da camada 1, a camada física. Como isso, esses padrões definem outros detalhes como, por exemplo, o tipo de conector que será usado pela placa de rede. Por motivos didáticos, nós preferimos abordar neste capítulo somente o funcionamento do protocolo em si. Detalhes sobre conectores, topologias e cabos serão abordados em momentos mais oportunos, quando eventualmente voltaremos a mencionar os padrões IEEE 802. Como dissemos, o padrão Ethernet (IEEE 802.3) é o protocolo mais comum para a transmissão de dados na rede. Em geral, quando usamos o termo protocolo de rede normalmente estamos nos referindo a protocolos que trabalham nas camadas 3 e 4 do modelo OSI como o TCP/IP, o IPS/SPX e o NetBEUI. O Ethernet e o Token Ring são protocolos que trabalham nas camadas 1 e 2 e, portanto, podem coexistir com outros protocolos comerciais. Em outras palavras, o modelo 0SI apresenta um modelo de sete camadas que, em princípio, poderia usar até sete protocolos (um para cada camada) para fazer urna rede funcionar. Na prática, para que computadores consigam trabalhar em rede, urna série de protocolos são usados, em geral cada um equivalendo a uma ou mais camadas do modelo 0SI. Os protocolos IEEE 802 trabalham nas camadas 1 e 2 e podem ser usados em conjunto com outros protocolos comerciais, como o TCP/IP, o IPX/SPX e o NetBEUI, entre outros. CAMADA FÍSICA A camada física pega os quadros enviados pela camada de Controle de Acesso ao Meio e os envia para o meio físico (cabeamento). A camada física do padrão IEEE 802 define também o tipo de topologia usado pela rede e o tipo de conector usado pela placa de rede e, conseqüentemente, o tipo de cabo que será usado. Como dissemos, a camada física do padrão IEEE 802 está presa ao padrão usado: 802.3, 802.5, etc. O mais importante a saber sobre a camada física do padrão IEEE 802 é que ela pega os 0s e 1s enviados pela camada de Controle de Acesso ao Meio e não os envia diretamente para o cabo, sendo esses dados antes codificados. Para que você entenda melhor como essa codificarão 20