Infra-estrutura de redes locais e remotas com PCs. Redes Locais

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1 Infra-estrutura de redes locais e remotas com PCs. Hubs, switches, roteadores e cabos. Para que serve tudo isso? Desvende a função dos elementos de rede para interligar os seus PCs. Muitas vezes nos deparamos com terminologias e conceitos que confundem a compreensão e a utilização de diversos dispositivos para conexão de computadores em rede. O texto seguinte descreve alguns equipamentos e conceitos, usualmente encontrados em artigos sobre redes, de maneira informal para que seja possível compreender o conceito básico. Redes Locais De uma forma genérica, redes locais podem ser montadas baseadas em redes TP (twistedpair) ou Coax (coaxial). Mesmo existindo redes AUI (também chamadas de Yellow Cable), ainda são poucas e o leitor provavelmente irá deparar-se muito mais facilmente com uma rede TP. A rede baseada em cabos coaxiais (ver figura 1) foi bastante utilizada no passado. Essa rede pode ser montada apenas com placas de rede Ethernet coaxiais, dois terminadores de rede, conectores T e segmentos de cabos coaxiais. Isso resulta em uma solução barata e bastante eficaz, desde que não sejam muitas máquinas a serem ligadas. Além da velocidade de 10 mbps, inferior às redes TP, o maior problema em se ter redes com várias máquinas em uma rede coaxial é a dificuldade em se localizar problemas relacionados com o desgaste do cabeamento ou dos terminais ou mesmo um eventual curto-circuito em uma das placas de rede conectadas. Uma vez que haja algum problema em qualquer um dos segmentos, toda a rede cairá e para o diagnóstico, será necessário abrir-lá em diversos pontos e medir os respectivos segmentos separados. Nos dias atuais, raramente encontram-se placas de rede com conectores para cabos coaxiais no mercado. O padrão para redes coaxiais é o padrão 10B2. A rede TP (ver figura 2) usa um concentrador de rede, onde todas as conexões vão para ele. Esse elemento geralmente é um HUB ou um SWITCH (ver figura 3) os quais cuidam da comunicação entre as placas de rede e, em caso de queima ou problemas no cabo, apenas o equipamento utilizado, nesse cabo, será afetado, com exceção do caso de queima total do HUB ou SWITCH.

2 Figura 3 Os locais onde se conectam os cabos são chamados de portas e os cabos TP utilizam conector padrão RJ-45 com 8 fios. Embora a pinagem dos mesmos seja um cabo straight (também chamado de cabo pino-a-pino, essa característica significa que o pino 1 do conector será ligado ao pino 1 do conector da outra ponta do cabo, o pino 2 com o 2 e assim por diante), existe a necessidade de se montar o cabo TP (esse cabo é oferecido em categoria 3 ou 5, blindado- STP, "Shielded TP" ou não UTP Unshielded TP") com os pares montados de forma correta, devido às características elétricas da interface. No passado essa solução era uma solução cara, mas com o tempo, HUBs e Switches ficaram mais baratos, com um custo atraente para as empresas devido aos seus benefícios de instalação manutenção e estruturação. HUBs e Switches são "empilháveis" (ver figura 4) (ou cascateáveis) até um determinado ponto (que depende das características do equipamento) e são oferecidos em versões desde 4 portas até 24 portas (existem maiores, mas estes são os mais usados em geral). A diferença entre HUBs e Switches basicamente se dá ao fato dos switches terem uma certa inteligência para a transmissão dos dados de forma seletiva, enquanto que HUBs transmitem dados para todos as portas conectadas. Em transmissão de uma grande quantidade de dados na rede a estrutura do switch permite melhor aproveitamento dos recursos, no entanto o custo efetivo do hub torna-o adequado para uso em redes com poucos pontos de conexão, inclusive o cascateamento de hub e switches é possível e se planejado de forma correta proporciona um aproveitamento dos recursos da rede de forma eficaz. Os hubs e switches atuais são oferecidos com característica 10BT, 100BT, 10/100BT ou 1GBT. Esses padrões são dados em função da velocidade, dado em Mbps. Então um 10BT oferece uma porta a 10 Mbps e um 100BT oferece portas a 100 Mbps. Equipamentos 10/100BBT suportam ambas as velocidades e oferecem a opção de "auto-negociação de velocidade. Observar que nem sempre a auto-negociação funciona, antes de condenar alguma placa de rede é aconselhável tentar usar uma porta com a velocidade fixa como teste. Felizmente na maioria das vezes a negociação funciona corretamente. Portas de 1GBT têm velocidade de 1Gbps. Poucos equipamentos suportam essa velocidade, e quase a totalidade deles são switches.

3 Redes remotas Redes remotas podem usar diversos elementos. Resumidamente, esses elementos podem ser classificados em tipos "bridge" ou tipo "router" (ver figura 5). Os elementos bridge seriam como repetidores de longa distância, onde os dados da rede local passam para a rede remota de forma transparente, ou seja, sem alterações. De uma maneira geral, a utilização de elementos bridge, para conexão à longa distância, exigem que a capacidade de transmissão de dados seja equivalente à capacidade de transmissão da rede local, para que não haja formação de "gargalos" (bottleneck) na rede. Chamamos de "gargalos" os pontos que geram lentidão na transmissão/recepção dos dados na rede. Nem sempre é possível fazer uma ligação com a velocidade desejada, principalmente se a distância entre os pontos for relativamente longa e com vários acidentes geográficos entre eles. Os elementos router interpretam e tratam a comunicação de dados na rede de longa distância, onde os dados são transmitidos de forma mais enxuta. Embora tragam ganhos maiores em pontos de transmissão de menor capacidade, esses elementos são mais difíceis de se configurar e exigem um planejamento mais elaborado da rede no plano de configuração. A interligação dos routers,bridges e switches de longa distância dependem dos serviços prestados pela operadora de telecomunicações das regiões onde se encontram os pontos da rede. Em alguns locais encontraremos serviços de rádio, tributários E1 (2Mbps), E3 (34Mbps) ou mesmo STM (155Mbps), em outros locais somente ligações via modem de banda-base de velocidade no máximo bps. Existe também uma ampla gama de serviços de rede oferecidos em escala nacional com tecnologia Frame-Relay, X.25, RSDI (Rede Integrada de Serviços Digitais, conhecido também pela sigla internacional ISDN) e ATM. Cabe ao projetista da rede encontrar a solução que melhor se encaixará dentro dos padrões de qualidade de serviço exigidos, com um custo efetivo.

4 Veja como o seu PC comunica-se com o mundo Um bom exemplo para se ter uma idéia dos elementos de rede é a conexão para a Internet. A Internet liga milhares de redes no mundo todo e é possível rastrear os caminhos da sua máquina para qualquer outra do mundo por um comando tracert (no Windows, para sistemas Unix-like a sintaxe é traceroute). Ou pelo site você pode tracejar o caminho dos dados de um determinado servidor de uma determinada parte do mundo para a sua máquina ou outra máquina qualquer (ver figura 7). No exemplo, escolhemos um site em Portugal para ser o ponto de partida. O link a seguir (ver figura 8) é de um traceroute gateway, que irá fazer o tracejamento para o local desejado. No caso, escolhemos o webserver da revista PC & CIA. Neste campo podemos colocar tanto um nome de domínio (o modo usual de se referenciar um site na Internet) ou um endereço IP (menos usado, é o endereço numérico individual e único, dado para qualquer máquina conectada à Internet). Abra o MS-DOS prompt. Uma das maneiras pode ser: clique em "Iniciar", depois escolha "Executar", quando abrir a caixa, digite "command". A janela do MS-DOS será aberta, dê o comando "route print" (ver figura 10 ). O IP address da sua máquina será indicado pela linha onde a coluna Netmask indica e a interface No exemplo abaixo temos dois endereços, e , porque a máquina tem duas interfaces de rede.

5 Figura 10 No caso dos resultados do traceroute veremos o seguinte quadro (ver figura 11): Onde o passo 1 indica de onde o tracejamento parte, entre os parênteses o respectivo IP address e depois três amostragens do tempo transcorrido para o retorno do tracejamento. Quando o tempo ultrapassa o período máximo de espera é colocado um "*" para a amostragem (lembrando que cada linha faz três amostragens). No passo 9, a conclusão do tracejamento mostra o IP Address do destino (embora no exemplo tenha sido colocado o nome, o qual só é mostrado em um traceroute se o domínio tiver o reverso cadastrado - futuramente esclareceremos o leitor sobre este assunto em detalhes). Então quando alguém acessa o site da Revista PC & CIA de Portugal ele possivelmente passará por 9 redes distintas para chegar ao destino final. Aplicações Práticas Na prática, a escolha pelo uso de um ou outro elemento de rede depende muito de condições dadas pelo ambiente onde a rede está montada. Características de topografia, planta, disponibilidade de serviços prestados por uma operadora de telecomunicações (e seu respectivo custo), quantidade de banda requerida para as aplicações (e futuras ampliações),

6 são determinantes na escolha da técnica utilizada e dos elementos de rede relacionados. Exemplos: Uma empresa com três micros, em um escritório de 60 m2 pode usar muito bem um switch e cabos estrategicamente colocados para uma rede local. Uma empresa industrial pequena, com 5 micros espalhados em um região de 5000m2 pode necessitar de mais de um hub, usar um mix de switch e par trançado. Uma indústria de motores e reatores, com um ambiente elétrico extremamente hostil pode necessitar, do uso de um hub ótico (neste caso existem conversores, chamados de transceivers para conversão de uma porta AUI ou TP para ótico). Um escritório remoto com 10 micros pode se ligar à matriz, a 100 metros de distância com utilização de uma bridge de rádio visada à 2Mbps. Um escritório remoto com 10 micros pode se ligar à matriz de outra cidade utilizando uma linha telefônica dedicada a dados, de velocidade 64Kbps com roteadores em cada ponto. Projeto UM PROJETO DE REDE NA PRÁTICA Imagine que você é um projetista de rede e precisa implementar uma solução para o seguinte cenário: Interligar os computadores do parque industrial de uma empresa de médio porte composta por 3 fábricas situadas em dois distritos. No 1o distrito localizado em Campinas temos uma fábrica (denominada UF1) e no outro distrito localizado em Hortolândia estão as outras duas fábricas (denominadas UF2 e UF3). Requisitos do projeto 1) Interligar os computadores da fábrica 1 internamente; 2) Fazer com que a fábrica 1 esteja conectada (visível) para as duas fábricas em Hortolândia. Como este parque precisa estar bem informado com relação a tudo que está acontecendo na fábrica 1, o link precisa ter uma alta vazão. 3) Interligar os PCs das fábricas 2 e 3 internamente, bem como serem visíveis uns aos outros. A fábrica 2 dista uns 200 metros da fábrica 3. Cenário Distrito Campinas - distante alguns quilômetros do Distrito Hortolândia. UF1 : ela têm alguns PCs localizados numa produção com altos índices de EMI

7 (motores, etc). Distrito Hortolândia UF2 : esta concentra o pessoal de Engenharia. Alguns testes são feitos em laboratórios, até existe algum ruído ou algo assim, mas bem menos. UF3 : consideremos que esta concentre a área administrativa, jurídica, etc... Não há qualquer tipo de equipamento industrial que possa interferir na performance da rede. O projetista responde UF1 - Os cabos devem passar por condulites aterrados. Dependendo da distância podem ser empregados cabos STP - par trançado com blindagem (até 50 metros lineares). Acima desta distância aconselhamos cabos óticos. Devido ao alto custo da passagem de cabeamento ótico, sugerimos determinar pontos de proximidade comum entre os micros e interligação dos mesmos através de hubs ou switches e interligação, dependendo da quantidade de micros e intensidade do uso da rede. UF2 - Mesmos cuidados que no item UF1. UF3 - Passar os cabos UTP em condulites separados das ligações elétricas e de telefone. A distância máxima aconselhada para cabos UTP são de 50 metros lineares. Considerar ligações de hubs e switches em cascata para a cobertura de toda área desejada. Interligação das fábricas UF2 e UF3: A ligação entre as fábricas pode ser feita por meio de ligação em cascata de switches, dependendo se essas fábricas são separadas por vias públicas. No caso delas serem separadas por vias públicas a passagem de cabos através das mesmas só podem ser executadas por empresas de telecomunicações cadastradas. Caso contrário, observar as normas de alcance dos cabos (UTP - 50 metros e no caso de fibra ótica a perda em alguns kilômetros é desprezível para a tolerância da interface). Uma observação importante é que a passagem de fibra ótica exige técnicas e equipamentos adequados para a confecção dos conectores nas pontas. Pode-se considerar o uso de cabo coaxial com dois terminadores para interligar hubs e switches em cascata, o comprimento máximo aconselhado para um segmento de cabo coaxial é da ordem de 200 metros lineares. Interligação dos distritos Campinas a Hortolândia (WAN) : Premissa: alta vazão de dados, sem restrição de dados. A aplicação usará Microsoft Workgroup, sendo para este caso aconselhado o uso de técnica bridge. Uma antena de rádio visada pode alcançar 5 km, desde que não haja obstáculos (prédios, torres de alta tensão, transmissoras de televisão/rádio) no caminho com uma capacidade de vazão de 2Mbps (modems HDSL). Pode-se usar uma bridge de 2Mbps, caso haja um serviço LPCD nas áreas de fábrica e dependendo da vazão média de dados. Existe a possibilidade do uso de velocidades da ordem de 34Mbps e 155Mbps, mas devemos considerar que esses serviços são onerosos e que o departamento de IT (Tecnologia da Informação) deve otimizar o uso de recursos racionalmente para a melhor relação custo-benefício.

8 Conclusão Então, ao planejar uma rede, deve-se ter as seguintes informações: 1.Número de máquinas a serem conectadas e as aplicações utilizadas em rede. É necessário saber também estimar a banda que estas aplicações consomem e o crescimento esperado do uso desse serviço. 2.Disposição geográfica e lay-out das máquinas. 3.Pontos de interferência potencial (motores em geral, reatores de lâmpadas fluorescentes, centrais telefônicas eletro-comutadas, fios de alta-tensão, etc.) 4.Serviços de transmissão de dados entre pontos (consulta à companhia de telecomunicações sobre os serviços prestados nas regiões a serem conectadas e seus respectivos custos). De posse destas informações será possível ter uma idéia da técnica a ser utilizada, a qualidade de serviço de rede e custo da solução. E lembrar que nem sempre a maior velocidade, e o melhor equipamento técnico trará a solução mais efetiva em termos de custo-benefício. Retirado de: em 17/02/2010