Redes de Computadores

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1 CENTRO EDUCACIONAL FUCAPI CURSO TÉCNICO EM INFORMÁTICA Redes de Computadores

2 Redes de Computadores O conceito de rede 2 Em seu nível elementar mais elementar, uma rede consiste em dois computadores conectados um ao outro por um cabo para que possam compartilhar dados. Todas as redes, não importa o quanto sejam sofisticadas, derivam desse sistema simples. Se a idéia de dois computadores conectados por um cabo pode não parecer extraordinária, no. passado representou uma grande conquista nas comunicações. As redes surgiram da necessidade de compartilhar dados em tempo Hábil. Os computadores pessoais São ferramentas de trabalho ótimas para produzir dados, planilhas, gráficos e outros tipos de informação, mas não possibilitam que você compartilhe rapidamente os dados que criou. Sem uma rede, os documentos devem ser impressos para que outras pessoas possam modificá-los ou utilizá-los. Na melhor das hipóteses, você entrega os arquivos em disquetes para que outras pessoas copiem em seus computadores. Se fizerem modificações no documento, não Há como mesclá-las. Isto era, e ainda é, conhecido como trabalhar em um ambiente autônomo. Figura 1 Ambiente Autônomo Se a pessoa mostrada na Figura 1 tivesse que conectar seu computador a outros, poderia compartilhar os dados dos outros computadores e as impressoras. Um conjunto de computadores e outros dispositivos conectados juntos chama-se rede, assim como o conceito de computadores compartilhando os recursos. Figura 2 Uma rede simples Os computadores que fazem parte de uma rede podem compartilhar: Dados Mensagens Gráficos Impressoras Aparelhos de fax Modems Unidades de CD ROM Outros recursos de hardware Essa lista está sempre crescendo conforme São encontradas novas maneiras de compartilhar e se comunicar através dos computadores. Redes locais As redes começaram pequenas, com talvez dez computadores conectados a uma impressora. A tecnologia limitou o tamanho da rede, incluindo o número de computadores conectados, assim como a distância física que poderia ser abrangida pela rede. Por exemplo, no início dos anos 80, o método mais popular de cabeamento possibilitaria cerca de 30 usuários em uma extensão máxima de cabo de pouco mais de 180 metros. Esse tipo de rede deveria estar em um único andar de um prédio ou em uma empresa pequena. Atualmente, para empresas muito pequenas, essa configuração ainda é adequada. Esse tipo de rede, dentro de uma área limitada, chama-se rede local (LAN). A expansão das redes As primeiras LANs não conseguiam atender adequadamente às necessidades de uma grande empresa com escritórios em vários locais. À medida que as vantagens das redes foram se tornando conhecidas e mais aplicativos para ambientes de rede foram sendo desenvolvidos, as empresas perceberam a necessidade de expandir suas redes para continuarem competitivas. Hoje em dia, as LANs se transformaram nos blocos de construção de sistemas maiores. medida que o alcance geográfico da rede aumenta com a conexão de usuários em cidades ou estados diferentes, a LAN toma-se uma rede de longa distancia (WAN, Wide Area Network). O número de usuários na rede de uma empresa agora poderá aumentar de dez para milhares. Hoje, a maioria das grandes empresas armazena e compartilha enormes quantidades de dados importantes em um ambiente de rede, motivo pelo qual as redes São atualmente tão importantes para as empresas quanto as máquinas de escrever e os gabinetes de arquivos eram no passado.

3 Por que utilizar uma rede? 3 As empresas implementam redes primeiramente para compartilhar recursos e possibilitar comunicação on-line. Os recursos incluem dados, aplicativos e periféricos. Um periférico é um dispositivo como uma unidade de disco externa, impressora, mouse, modem ou joystick. As comunicações on-line incluem o envio e recebimento de mensagens ou correio elétrico. Impressoras e outros periféricos Antes do advento das redes, as pessoas precisavam ter suas impressoras, plotters e outros periféricos individuais. Antes da existência das redes, a única forma de se compartilhar uma impressora era revezar as pessoas no computador conectado a ela. Figura 3 - Compartilhando uma impressora em ambiente autônomo As redes agora possibilitam que várias pessoas compartilhem tanto dados como periféricos simultaneamente. Se várias pessoas precisam usar uma impressora, todas podem utilizar a impressora disponível na rede. Figura 4 - Compartilhando uma impressora em um ambiente de rede Dados Antes de existir as redes, as pessoas que queriam compartilhar informações estavam limitadas a: Contar as informações umas para as outras (comunicação oral). Escrever memorandos. Colocar a informação em um disquete, levá-lo fisicamente para outro computador e, depois, copiar os dados naquele computador. As redes podem reduzir a necessidade de comunicação escrita e tomar disponíveis praticamente todos os tipos de dados para todos os usuários que deles precisarem. Aplicativos As redes podem ser utilizadas para padronizar aplicativos, como um processador de texto, para garantir que todos na rede utilizem o mesmo aplicativo com a mesma versão. A padronização em aplicativos único s pode simplificar o suporte. É mais fácil conhecer muito bem um só aplicativo do que tentar aprender quatro ou cinco aplicativos diferentes. Também é mais fácil trabalhar com uma única versão de um aplicativo e configurar todos os computadores da mesma forma.

4 4 Algumas empresas investem em redes devido aos programas de correio eletrônico e agendamento. Os administradores podem utilizar essas vantagens para se comunicar rápida e eficazmente com um grande número de pessoas, bem como para organizar e planejar uma empresa inteira de modo muito mais fácil do que era possível anteriormente. Os dois tipos principais de rede Figura 5 - Agendando uma reunião com o Microsoft OutLook Todas as redes, de forma geral, tem certos componentes, funções e recursos em comum. Estes incluem: Servidores - Computadores que fornecem recursos compartilhados para os usuários da rede. Clientes - Computadores que acessam recursos fornecidos por um servidor e compartilhados na rede. Mídia - A maneira como os computadores estão conectados. Dados compartilhados - Arquivos fornecidos pelos servidores através da rede. Impressoras e outros periféricos compartilhados - Outros recursos fornecidos pelos servidores. Recursos - Arquivos, impressoras ou outros itens a serem utilizados pelos usuários da rede. Figura 6 - Elementos comuns de rede Mesmo com essas semelhanças, as redes podem ser divididas em duas categorias mais amplas: Par-a-par (pier-to-pier) Baseada em servidor

5 5 Figura 7 - Redes par-a-par e baseada em servidor típicas A distinção entre as redes par-a-par e baseada em servidor é importante, pois cada uma possui capacidades diferentes. O tipo de rede que você vai implementar dependerá de inúmeros fatores, incluindo: Tamanho da empresa Nível de segurança requerido Tipo de empresa Intensidade de tráfego na rede Necessidades dos usuários da rede Orçamento da rede Nível de suporte administrativo disponível Redes par-a-par Em uma rede par-a-par, não existem servidores dedicados ou hierarquia entre os computadores. Todos os computadores São iguais e, portanto, chamados pares. Normalmente, cada computador funciona tanto como cliente quanto como servidor, e nenhum deles é designado para ser um administrador responsável por toda a rede. O usuário de qualquer computador determina quais dados de seu computador São compartilhados na rede. Tamanho As redes par-a-par também São chamadas de grupos de trabalho. Pelo termo grupo de trabalho subentende-se um pequeno grupo de pessoas. Em uma rede par-a-par Há, tipicamente, pouco menos do que 10 computadores na rede. Custo As redes par-a-par São relativamente simples. Uma vez que cada computador funciona como cliente e servidor, não Há necessidade de um servidor central complexo ou de outros componentes necessários para uma rede de grande capacidade. As redes par-a-par podem ser mais baratas do que as redes baseadas em servidor. Sistemas operacionais par-a-par Em uma rede par-a-par, o software de comunicação de rede não requer o mesmo nível de desempenho e segurança de um software de comunicação de rede projetado para servidores dedicados. Os servidores dedicados funcionam apenas como servidores e não São utilizados como um cliente ou uma estação de trabalho. Eles serão discutidos com maiores detalhes posteriormente. Em sistemas operacionais, como o Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows para Workgroups e Microsoft Windows 95, as redes par-a-par São construídas dentro do sistema operacional. não se exige nenhum outro software para configurar uma rede par-a-par. Implementação Em um ambiente par-a-par típico, Há várias questões de rede que possuem soluções padronizadas. Estas soluções de implementação incluem: Computadores localizados nas mesas dos usuários Usuários que atuam como seus próprios administradores e planejam sua própria segurança Utilização de um sistema simples de cabeamento de fácil visualização, que conecta computador a computador na rede.

6 Onde a rede par-a-par é adequada As redes par-a-par São uma boa escolha para ambientes onde: Há menos que 10 usuários. Todos os usuários estão localizados na mesma área geral. A segurança não é uma questão importante. A empresa e a rede terão um crescimento limitado em um futuro previsível. Considerando-se essas diretrizes, Há ocasiões em que uma rede par-a-par serão uma solução melhor do que uma rede baseada em servidor. Considerações sobre redes par-a-par Enquanto uma rede par-a-par pode atender às necessidades das pequenas empresas, este tipo de abordagem pode não ser adequada a certos ambientes. As áreas de redes a seguir ilustram alguns problemas de redes par-a-par que um planejador de rede deverá resolver antes de decidir sobre o tipo de rede a implementar. Administração A administração de rede envolve uma gama de tarefas, incluindo: Gerenciamento de usuários e de segurança Manutenção de aplicativos e de dados Disponibilização de recursos Instalação e atualização de softwares de aplicativos 6 Em uma rede par-a-par típica, não existe um gerente de sistemas que supervisione a administração de toda a rede. Cada usuário administra seu próprio computador. Compartilhando recursos Todos os usuários podem compartilhar qualquer um de seus recursos da maneira que escolher. Esses recursos incluem dados em pastas compartilhadas, impressoras, placas de fax e assim por diante. Requisitos do servidor Em um ambiente par-a-par, cada computador deve: Utilizar uma grande porcentagem de seus recursos para suportar o usuário local (o usuário no computador). Utilizar recursos adicionais para suportar cada usuário remoto (o usuário que está acessando o servidor na rede) que estiver acessando seus recursos. Uma rede baseada em servidor precisa de servidores dedicados mais complexos para atender às demandas de todos os clientes na rede. Segurança A segurança consiste em estabelecer uma senha em um recurso, como uma pasta que é compartilhada na rede. Pelo fato de todos os usuários de redes par-a-par estabelecerem sua própria segurança e o compartilhamento poder existir em qualquer computador e não apenas em um servidor centralizado, o controle centralizado é muito difícil. Isso tem um grande impacto na segurança da rede, pois alguns usuários podem não implementar nenhuma segurança. Se a segurança for uma questão importante, você deve considerar uma rede baseada em servidor. Treinamento Uma vez que todos os computadores em um ambiente par-a-par podem atuar tanto como servidores quanto como clientes, os usuários devem ser treinados para que sejam capazes de agir adequadamente tanto como usuários quanto como administradores de seus próprios computadores. Redes baseadas em servidor Em um ambiente com mais de 10 usuários, uma rede par-a-par - com os computadores agindo como servidores e clientes - provavelmente não será adequada. Portanto, a maior parte das redes possui servidores dedicados. Um servidor dedicado é aquele que funciona apenas como servidor e não é utilizado como um cliente ou estação de trabalho. Os servidores São "dedicados" porque São otimizados para processar rapidamente as requisições dos clientes da rede e para garantir a segurança dos arquivos e pastas. As redes baseadas em servidor tomaram-se o modelo padrão para a comunicação de rede em nossos dias. Conforme o tamanho e o tráfego das redes aumentam, mais de um servidor na rede é necessário. A distribuição de tarefas entre vários servidores garante que cada tarefa seja desempenhada da maneira mais eficiente possível.

7 Servidores especializados 7 A diversidade de tarefas que os servidores devem desempenhar é variada e complexa. Os servidores de grandes redes se tomaram especializados para acomodar as necessidades crescentes dos usuários. Por exemplo, em uma rede Windows NT Server, os diferentes tipos de servidores incluem: Servidores de arquivo e impressão Os servidores de arquivo e impressão gerenciam o acesso do usuário e a utilização dos recursos de arquivos e impressora. Por exemplo, se você estivesse executando um aplicativo de processamento de texto, este seria executado no seu computador. O documento do processamento de texto armazenado no servidor de arquivos e impressão é carregado na memória de seu computador para que você possa editá-lo ou utilizá-lo localmente. Em outras palavras, os servidores de arquivo e impressão destinam-se ao armazenamento de arquivos e de dados. Servidores de aplicativo Os servidores de aplicativo constituem a parte do servidor dos aplicativos cliente/servidor, assim como os dados, disponíveis para os clientes. Por exemplo, os servidores armazenam enormes quantidades de dados que estão estruturados para facilitar sua recuperação. Eles São diferentes de um servidor de arquivo e impressão. Com um servidor de arquivo e impressão, os dados ou o arquivo São carregados para o computador que fez a requisição. Com um servidor de aplicativos, o banco de dados fica no servidor e apenas os resultados requeridos São carregados no computador que fez a requisição. Um aplicativo de cliente sendo executado localmente teria acesso aos dados no servidor de aplicativos. Ao invés de todo o banco de dados ser carregado do servidor para o seu computador local, apenas os resultados da sua consulta seriam carregados nele. Por exemplo, você poderia procurar no banco de dados de funcionários todos os funcionários nascidos em novembro. Servidores de correio Os servidores de correio gerenciam mensagens eletrônicas entre os usuários da rede. Servidores de fax Os servidores de fax gerenciam o tráfego de fax para dentro e para fora da rede, compartilhando uma ou mais placas de fax modem. Servidores de comunicação Os servidores de comunicação manipulam o fluxo de dados e as mensagens de correio eletrônico entre a própria rede do servidor e outras redes, computadores mainframe ou usuários remotos utilizando modems e linhas telefônicas para discar para o servidor. Os servidores de serviços de pastas permitem aos usuários localizar, armazenar e dar segurança às informações na rede. O Windows NT Server combina os computadores em grupos lógicos, chamados domínios, que permitem que qualquer usuário tenha acesso a todos os recursos na rede. O planejamento para vários servidores se torna importante em uma rede expandida. O planejador deve considerar qualquer crescimento antecipado da rede, para que sua utilização não seja interrompida caso a função de um servidor específico precise ser modificada. Figura 8 - Servidores especializados

8 A função do software Um servidor de rede e o sistema operacional trabalham juntos como uma unidade. Independente de quanto o servidor seja potente ou avançado, ele é inútil sem um sistema operacional que possa se beneficiar de seus recursos físicos. Certos sistemas operacionais avançados, como o Microsoft Windows NT Server, foram projetados para aproveitar ao máximo o hardware do servidor mais avançado. Por exemplo, o Windows NT Server pode se beneficiar do hardware do servidor das seguintes formas: Categoria Recurso Multiprocessador simétrico (SMP, Um sistema de multiprocessamento tem mais de um processador. SMP significa que a carga do Symmetric Multiprocessing) sistema e as necessidades do aplicativo estão distribuídas uniformemente em todos os processadores disponíveis. Suporte de plataforma múltipla. Os processadores mais rápidos de distribuidores como Intel 386/486 e Pentium, MIPS. Comprimento do nome da pasta/arquivo Tamanho do arquivo Tamanho da partição 8 R4000, RISC e Digital Alpha AXP. 255 caracteres. 16 EB (exabyte-264 bytes). 16 EB (264 bytes). Observação :Um exabyte é um número grande, maior do que a maioria das pessoas pode compreender. Um exabyte é um bit maior do que um bilhão de gigabytes. Se cada homem, mulher e criança da Terra (cerca de 6 bilhões de pessoas) tivesse páginas de texto a 2K por pagina, cada um poderia colocar suas páginas em um único arquivo do Windows NT. Mesmo assim, apenas 1116 do arquivo estaria completo (um pouco mais de 6% de sua capacidade total). Vantagens da rede baseada em servidor Compartilhando recursos Um servidor é projetado para fornecer acesso a muitos arquivos e impressoras, ao mesmo tempo em que mantém o desempenho e a segurança para o usuário. O compartilhamento de dados baseados em servidor pode ser administrado e controlado centralmente. Em geral, os recursos São localizados centralmente e São mais fáceis de localizar e suportar do que os recursos localizados em computadores aleatórios. Por exemplo, no Windows NT Server, os recursos de pastas São compartilhados pelo Gerenciador de arquivos. Segurança A segurança é, na maioria das vezes, o motivo principal para escolher uma abordagem de rede baseada em servidor. Em um ambiente baseado em servidor, como uma rede do Windows NT Server, a segurança pode ser controlada por um administrador, que estabelece e aplica o plano a cada servidor na rede. Backup Como os dados críticos estão centralizados em um ou em poucos servidores, é mais fácil garantir que seja feito o backup com agendamento regular. Redundância Através de sistemas de redundância, os dados em qualquer servidor podem ser duplicados e mantidos on-line para que, mesmo se algo acontecer aos dados na área de armazenamento de dados principal, uma cópia de backup dos dados possa ser usada para recuperá-los. Número de usuários Uma rede baseada em servidor pode dar suporte a milhares de usuários. Este tipo de rede jamais poderia ser gerenciada como uma rede par-a-par, mas a monitoração atual e os utilitários de gerenciamento de rede possibilitam a operação de uma rede baseada em servidor por um grande número de usuários. Considerações sobre hardware O hardware do computador cliente pode ser limitado às necessidades do usuário, pois os clientes não precisam de RAM adicional e armazenamento em disco para fornecer serviços do servidor. Um computador cliente típico tem, pelo menos, um processador 486 e 16 MB de RAM.

9 Redes combinadas Não é raro para as redes modernas em ambientes comerciais combinar em uma única rede os melhores recursos das abordagens par-a-par e baseada em servidor. Em uma rede combinada, dois tipos de sistemas operacionais trabalham juntos para fornecer o que muitos administradores acreditam ser a rede completa. Um sistema operacional baseado em servidor, como o Microsoft Windows NT Server ou Novell NetWare, é responsável por compartilhar a maior parte dos aplicativos e dados. Os computadores clientes podem executar um sistema operacional como o Microsoft NT Workstation, Windows 95/98, Unix, Novell e até mesmo o Linux. Eles podem acessar os recursos no servidor designado e, simultaneamente, compartilhar os discos rígidos e tomar disponíveis os seus dados pessoais, conforme necessário. Considerações sobre o hardware do servidor O compartilhamento de recursos é a base das redes par-a-par e baseada em servidor. As diferenças entre os servidores par-a-par e dedicados influenciarão: Requisitos de hardware. Como os usuários São suportados na rede. Os componentes de servidor a seguir exigem uma análise cuidadosa. Componente Rede par-a-par Rede baseada em servidor Localização do recurso No computador do usuário. Servidores dedicados. compartilhado RAM Depende das necessidades do usuário. O Microsoft Tanto quanto for possível. Pelo menos 12 MB. Os Windows NT Workstation requer um mínimo de 12 superservidores que suportam milhares de usuários não MB, com 16 MB recomendados. O Windows 95 tem requer, no mínimo, 8 MB de RAM. menos de 64 MB. CPU Depende das necessidades do usuário. Deve ser, no Depende da utilização do servidor. Deve ser, mínimo, um 386. O Windows NT Workstation no mínimo, um requer um 80386/25 ou superior, ou um processador 486. Servidores de alto desempenho suportam RISC suportado. O Windows 95 requer um 386DX múltiplos ou superior. processadores. Espaço em disco Varia conforme as necessidades do usuário. Varia conforme as necessidades da empresa. Tanto quanto for possível, mas deve planejar uma expansão. Sugira pelo menos 1 GB para uma empresa pequena. Os superservidores já não se limitam a números em gigabytes. Eles se referem à sua capacidade em termos de número de unidades de disco Resumo que conseguem acomodar. Existem dois tipos principais de rede: par-a-par e baseada em servidor. Nas redes par-a-par, cada computador pode agir tanto como cliente quanto como servidor. As redes par-a-par facilitam o compartilhamento de dados e periféricos para pequenos grupos de pessoas. A segurança consistente e extensiva é difícil em um ambiente par-a-par porque a administração não é centralizada. As redes baseadas em servidor São melhores para as redes que compartilham muitos recursos e dados. Um administrador supervisiona a operação da rede e garante que a segurança seja mantida. Este tipo de rede pode ter um ou mais servidores, dependendo do volume de tráfego, número de periféricos e assim por diante. Por exemplo, pode ser necessário ter um servidor de impressão, um servidor de. comunicações e um servidor de banco de dados, todos na mesma rede. Existem redes combinadas que tem os recursos das redes par-a-par e baseadas em servidor. Este tipo de rede é a mais comumente utilizada, mas exige um planejamento e treinamento extensivos para obter o máximo de produtividade. 9

10 Projetando o layout da rede O termo topologia ou, mais especificamente, topologia de rede, relaciona-se à organização ou layout físico dos computadores, cabos e outros componentes da rede. A topologia é o termo padrão que a maior parte dos profissionais de rede utiliza quando se refere ao projeto b 疽 ico da rede. Além da topologia, essa organização pode ser classificada como: 10 Layout físico Diagrama Projeto Mapa A topologia de uma rede afeta sua capacidade. A escolha de uma das topologias pode ter um impacto sobre: O tipo de equipamento de que a rede precisa. O crescimento da rede. As capacidades do equipamento. A maneira pela qual a rede é gerenciada. O desenvolvimento de um sentido de como as diferentes topologias são utilizadas é uma das chaves para compreender as capacidades dos diferentes tipos de rede. Os computadores têm que ser conectados para que compartilhem os recursos ou executem outras tarefas de comunicação. A maior parte das redes utilizam cabos para conectar um computador a outro. Observação: As redes sem fio conectam computadores sem utilizar cabos. Utilizam ondas de rádio para estabelecerem tal comunicação. Entretanto, não se trata apenas de ligar um computador a um cabo conectando outros computadores. Tipos diferentes de cabos, combinados com diferentes placas de rede, sistemas operacionais de rede e outros componentes, requerem tipos diferentes de combinação. A topologia de uma rede implica diversas condições. Por exemplo, uma topologia em particular pode determinar não só o tipo de cabo utilizado, mas como o cabeamento é feito através dos pisos, tetos e paredes. A topologia também pode determinar como os computadores se comunicam na rede. Topologias diferentes exigem métodos diferentes de comunicação, e estes métodos têm grande influência sobre a rede. Topologias padrão Todos os projetos de rede derivam de três topologias básicas: Barramento Estrela Anel Se os computadores estão conectados em uma fila ao longo de um único cabo (segmento), a topologia é denominada como um barramento. Se os computadores estão conectados a segmentos de cabo que se ramificam de um único ponto ou hub, a topologia é conhecida como estrela. Se os computadores estão conectados a um cabo que forma uma volta, a topologia é conhecida como anel. Enquanto essas três topologias básicas São simples, suas versão efetivas frequentemente combinam recursos de mais de uma topologia e podem ser complexas. Barramento A topologia de barramento também é conhecida como barramento linear. Este é o método mais simples e comum de conectar os computadores em rede. Consiste em um único cabo, chamado tronco (e também backbone ou segmento), que conecta todos os computadores da rede em uma linha única. Figura 9 - Rede de topologia de barramento

11 Comunicação no barramento 11 Os computadores em uma rede de topologia de barramento comunicam-se endereçando os dados a um computador em particular e inserindo estes dados no cabo sob a forma de sinais eletrônicos. Para compreender como os computadores se comunicam em um barramento, você precisa estar familiarizado com três conceitos: Envio do sinal Repercussão do sinal Terminador Envio do sinal Os dados da rede sob a forma de sinais eletrônicos São enviados para todos os computadores na rede; entretanto, as informações São aceitas apenas pelo computador cujo endereço coincida com o endereço codificado no sinal original. Apenas um computador por vez pode enviar mensagens. Figura 10 - Os dados São enviados para todos os computadores, mas apenas o computador de destino os aceita Como apenas um computador por vez poder enviar os dados em uma rede de barramento, o desempenho da rede é afetado pelo número de computadores anexados ao barramento. Quanto mais computadores em um barramento, mais os computadores estarão esperando para inserir dados neste barramento e mais lenta toma-se a rede. Não Há uma medida padrão para o impacto do número de computadores sobre qualquer rede específica. A quantidade de atrasos na rede não está relacionada apenas ao número de computadores na rede. Ela depende de inúmeros fatores, incluindo: Capacidades de hardware dos computadores na rede Número de vezes que os computadores na rede transmitem dados Tipos de aplicativos sendo executados na rede Tipos de cabos utilizados na rede Distância entre os computadores na rede O barramento é uma topologia passiva. Os computadores em um barramento apenas escutam os dados que estão sendo enviados na rede. Eles não São responsáveis por mover os dados de um computador para o outro. Se um computador falha, isso não afeta o resto da rede. Em uma topologia ativa, os computadores regeneram os sinais e movem os dados ao longo da rede. Repercussão do sinal Como os dados, ou sinais eletrônicos, São enviados a toda a rede, eles viajam de uma extremidade a outra do cabo. Se o sinal tiver permissão para prosseguir sem interrupção, continuará repercutindo para frente e para trás ao longo do cabo, impedindo que os outros computadores enviem sinais. Portanto, o sinal deve ser interrompido depois que tiver tido a oportunidade de alcançar o endereço de destino adequado. O terminador Para impedir que o sinal repercuta, um componente chamado terminador é colocado em cada extremidade do cabo para absorver sinais livres. A absorção do sinal libera o cabo para que outros computadores possam enviar dados. Cada extremidade do cabo da rede deve ser conectada a algo. Por exemplo, uma extremidade poderia ser conectada a um computador ou conector para aumentar o tamanho do cabo. As extremidades de cabo abertas - extremidades não conectadas a algo - devem ser terminadas para evitar a repercussão do sinal.

12 12 Figura 11 - Os terminadores absorvem sinais livres Interrompendo a comunicação de rede Se o cabo for fisicamente cortado em dois ou se uma extremidade for desconectada, ocorrerá uma interrupção no cabo. Em qualquer das hipóteses, uma ou mais extremidades do cabo não terão um terminador, o sinal será repercutido e toda a atividade da rede será interrompida. Isto é conhecido como "cair" a rede. Os computadores na rede ainda poderão funcionar como computadores autônomos, mas enquanto o segmento estiver partido não poderão se comunicar uns com os outros. Expansão da LAN Figura 12 - Um cabo desconectado não está terminado e fará a rede cair À medida que o local da rede aumenta, a LAN precisará crescer. Os cabos na topologia de barramento podem ser aumentados através de um dos dois métodos abaixo. Um componente chamado conector barrel pode conectar dois cabos para constituir um cabo maior. Entretanto, os conectores enfraquecem o sinal e devem ser utilizados com moderação. É muito melhor comprar um cabo contínuo do que conectar vários cabos pequenos. Na verdade, o uso de muitos conectores pode impedir que o sinal seja recebido corretamente. Figura 14 - Repetidores conectam os cabos e amplificam o sinal Figura 13- Os conectores podem ser utilizados para combinar segmentos de cabos Um dispositivo chamado repetidor* pode ser utilizado para conectar dois cabos. Um repetidor na verdade amplifica o sinal antes de enviá-lo ao seu destino. Um repetidor é melhor do que um conector ou um trecho maior de cabo, pois permite que o sinal viaje por uma distância maior e seja recebido corretamente. * Hub

13 Estrela Na topologia de estrela, os computadores São conectados por segmentos de cabo a um componente centralizado chamado hub. Os sinais São transmitidos a partir do computador que está enviando através do hub até todos os computadores na rede. Essa topologia iniciou-se nos primórdios da computação, com os computadores conectados a um computador mainframe centralizado. A rede de estrela oferece recursos e gerenciamento centralizados. Entretanto, como cada computador está conectado a um ponto central, esta topologia exige uma grande quantidade de cabos em uma instalação grande de rede. Além disso, se o ponto central falhar, a rede inteira cai. Se um computador em uma rede de estrela ou o cabo que o conecta ao hub falhar, apenas o computador com falha não poderá enviar ou receber mensagens da rede. O restante da rede continua a funcionar normalmente. Figura 15 - Rede de estrela simples Anel A topologia de anel conecta os computadores em um único círculo de cabos. Não há extremidades terminadas. Os sinais viajam pela volta em uma direção e passam através de cada computador. Ao contrário da topologia de barramento passiva, cada computador atua como um repetidor para amplificar o sinal e enviá-lo para o seguinte. Como o sinal passa através de todos os computadores, a falha em um computador pode ter impacto sobre toda a rede. 13 Passagem de símbolos Figura 16 - Rede de anel simples exibindo anel lógico Um método de transmitir dados ao redor de um anel chama-se passagem de símbolo. Um símbolo é passado de computador a computador até que chegue a algum que tenha dados para enviar. O computador que envia modifica o símbolo, anexa um endereço eletrônico aos dados e os envia ao longo do anel. Os dados passam por cada computador até encontrarem aquele com um endereço que coincida com o endereço nos dados. O computador receptor devolve a mensagem ao computador emissor, indicando que os dados foram recebidos. Após a verificação, o computador emissor cria um novo símbolo e o libera na rede. Pode parecer que a passagem de símbolo consuma muito tempo, mas o símbolo realmente viaja quase à velocidade da luz. Um símbolo pode completar uma volta em um anel de 200 metros de diâmetro cerca de vezes por segundo. Figura 17 - Um computador captura o símbolo e o transmite ao longo do anel

14 Hubs 14 Um componente de rede que está se tornando um equipamento padrão em um número cada vez maior de redes é o hub. O hub é o componente central em uma topologia de estrela. Figura 18 - O hub é o ponto central em uma topologia de estrela Hubs ativos A maior parte dos hubs São ativos, no sentido de que regeneram e retransmitem os sinais exatamente como um repetidor. Na verdade, como os hubs normalmente possuem entre oito e doze portas para conectarem os computadores de rede, algumas vezes São chamados repetidores multiportas. Os hubs ativos exigem alimentação elétrica para operar. Hubs passivos Alguns tipos de hubs São passivos, por exemplo, painéis de fiação ou blocos punchdown. Eles agem como pontos de conexão e não amplificam nem regeneram o sinal; o sinal passa através do hub. Os hubs passivos não exigem alimentação elétrica para operar. Hubs Híbridos Os hubs avanzados que acomodarão vários tipos diferentes de cabos chamam-se hubs híbridos. Uma rede baseada em hub pode ser expandida conectando-se mais de um hub. Figura 19 - Hub Híbrido Considerações sobre hubs Os hubs São versáteis e oferecem diversas vantagens sobre os sistemas que não fazem uso deles.

15 15 Na topologia de barramento linear padrão, uma interrupção no cabo fará com que a rede caia. Contudo, com os hubs, uma interrupção em qualquer um dos cabos ligados ao hub afeta apenas aquele segmento. O restante da rede continua funcionando. Figura 20 - Um cabo interrompido ou não conectado faz com que apenas o computador que não está conectado caia Outras vantagens das topologias baseadas em hub incluem: Alteração ou expansão dos sistemas de fiação, conforme a necessidade. Basta conectar em outro computador ou outro hub. Utilização de portas diferentes para acomodar uma variedade de tipos de cabeamento. Monitoração centralizada da atividade e do tráfego da rede. Muitos hubs ativos contêm capacidades de diagnóstico para indicar se uma conexão está funcionando ou não. Variáveis das principais topologias Atualmente, muitas topologias em atividade São combinações de barramento, estrela e anel. Barramento estrela O barramento estrela é uma combinação entre as topologias de barramento e de estrela. Em uma topologia de barramento estrela, existem várias redes em topologia de estrela vinculadas em conjunto a troncos de barramento linear. Se um computador cai, isso não afeta o restante da rede. Os outros computadores poderão continuar a se comunicar. Se um hub é desativado, todos os computadores naquele hub ficam incomunicáveis. Se um hub estiver vinculado a outros, essas conexões também São interrompidas. Figura 21 - Rede de barramento estrela

16 16 Anel estrela O anel estrela (algumas vezes chamado anel ligado em estrela) parece igual ao barramento estrela. Tanto o anel estrela como o barramento estrela São centralizados em um hub que contém o verdadeiro anel ou barramento. Os hubs em um barramento estrela São conectados por troncos de barramento linear, enquanto que os hubs do anel estrela São conectados em um padrão estrela pelo hub principal. Figura 22 - Rede em anel estrela Selecionando uma topologia Há muitos fatores a serem considerados quando se determina qual topologia melhor se enquadra às necessidades de uma empresa. A tabela a seguir fornece algumas diretrizes para selecionar uma topologia. Topologia Vantagens Desvantagens Barramento Uso de cabos com economia. Mídia barata e fácil de trabalhar. Simples, confiável. Fácil de ampliar. Rede pode ficar lenta com tráfego intenso. Problemas difíceis de serem isolados. Rompimento dos cabos pode afetar muitos usuários. Anel Acesso idêntico para todos os computadores. Falha de um computador pode afetar o restante da rede. Desempenho uniforme, a despeito de muitos usuários. Problemas difíceis de serem isolados. Reconfiguração da rede interrompe o funcionamento. Estrela Fácil de modificar e acrescentar novos computadores. Se o ponto centralizado falha, a rede falha. Monitoração e gerenciamento centralizados. Falha em um dos computadores não afeta o restante da rede. Resolvendo problemas físicos na rede Utilize as informações apresentadas abaixo para ajudá-lo a resolver o problema a seguir. Problemas em potencial A escolha de uma rede que não atenderá às necessidades da empresa irá levar diretamente a problemas. Um problema comum é escolher uma rede par-a-par quando a situação pede uma rede baseada em servidor.

17 17 Problemas em um ambiente par-a-par Uma rede ou grupo de trabalho par-a-par pode começar a exibir problemas com alterações no local da rede. não serão problemas de hardware ou de software, tampouco problemas logísticos ou operacionais. As indicações de que uma rede par-a-par não está à altura da tarefa incluem: Dificuldades causadas por falta de segurança centralizada Usuários desligando computadores que São servidores Problemas de topologia Um projeto de rede pode causar problemas caso limite a rede, de maneira que não consiga desempenho em alguns ambientes. Redes de barramento Existem algumas situações que farão com que a rede de barramento não seja terminada corretamente e normalmente farão com que esta seja desativada. O cabo da rede pode: Romper Um rompimento no cabo fará com que ambas as extremidades de cada lado do rompimento não possam mais ser terminadas. Os sinais começarão a refletir e isso fará com que a rede seja desativada. Perder uma conexão Se o cabo ficar solto e for desconectado, separará o computador da rede. Também irá criar uma extremidade que não está terminada, o que fará com que os sinais se reflitam e a rede seja desativada. Perder um terminador Se o terminador estiver solto, irá criar uma extremidade que não está terminada. Os sinais começarão a refletir e a rede será desativada. Redes baseadas em hub Apesar de os problemas com os hubs não serem frequentes, eles realmente ocorrem. Podem, por exemplo: Desligar uma conexão Se um computador estiver desconectado do hub, ficará fora da rede, mas o restante dela irá continuar funcionando normalmente. Perder energia Se um hub ativo perde energia, a rede deixará de funcionar. Redes em anel Uma rede em anel normalmente é muito confiável, mas podem ocorrer problemas. Por exemplo, um cabo na rede pode: Romper Se um dos cabos no anel se romper, aquele computador ficará fora da rede, mas isso não afetará o restante da rede. Perder uma conexão Se um dos cabos no anel fica desconectado, aquele computador ficará fora da rede, mas isso não afetará o restante da rede.

18 Tipos de redes 18 Rede Local (LAN Local Area Network) As redes começaram pequenas, com alguns computadores interligados compartilhando recursos. Com o tempo surgiu a necessidade de um maior número de computadores interligados e assim as redes começaram a crescer, surgindo as redes locais de computadores (LAN). A rede local (LAN) pode ser caracterizada como uma rede que permite a interligação de computadores e equipamentos de conexão numa pequena região, normalmente em uma mesma área geográfica, em geral ocupando distância s entre 100m ou menos e 25Km. Características básicas: Meios que permitem altas taxas de transmissão sendo mais comum 10 Mbps e 100 Mbps podendo chegar até 1 Gbps Baixas taxas de erro (1 erro em 108 ou 1011 bits transmitidos) Geograficamente limitadas Propriedade particular Arquiteturas (topologias): estrela, anel e barramento Este tipo de rede é o mais utilizado em empresas de grande, médio e pequeno porte, em todos os segmentos de trabalho comercial e industrial. Redes Geograficamente Distribuídas (WAN Wide Area Network) A necessidade de um maior número de computadores interligados e a conexão de vários recursos fora de uma mesma área geográfica trouxe o surgimento das redes geograficamente distribuídas (ou rede de longas distância s), que pode interligar cidades, estados e países. Características básicas: Conecta redes locais e metropolitanas geograficamente distantes Custo de comunicação elevado devido ao uso de meios como: linhas telefônicas, satélites e microondas velocidades de transmissão variadas podendo ser de dezenas de Kilobits e chegar a Megabits/segundo taxas de erro variáveis: depende do meio de comunicação Propriedade particular e pública Redes Metropolitanas (MAN Metropolitan Area Network) As redes metropolitanas São intermediárias às LANs e WANs, apresentando características semelhantes as redes locais e, em geral, cobrem distância s maiores que as LANs. Um exemplo de rede metropolitana São as redes de TV a cabo. Características básicas: Velocidades de transmissão altas: de 1 Mbps podendo chegar a 10 Mbps Baixas taxas de erros Em geral São de propriedade particular Atenção! A escolha de um tipo de rede é uma tarefa difícil. É necessário analisar : custo, confiabilidade, tempo de resposta, disponibilidade, facilidade de manutenção, prazos para atendimento de defeitos, velocidade e outros detalhes.

19 19 Cabeamento de rede: a mídia física Principais tipos de cabos Atualmente, em sua grande maioria, as redes São interconectadas por algum tipo de fio ou cabeamento que funciona como a mídia de transmissão da rede, transportando sinais entre computadores. Há diversos tipos de cabos que podem atender às várias necessidades e tamanhos de redes, de pequenas a grandes. Cabeamento pode ser um assunto complexo. A Belden, importante fabricante de cabos, publica um catálogo que lista mais de tipos. Felizmente, apenas três principais grupos de cabos São usados nas conexões da maioria das redes: Coaxial Par trançado não-blindado Par trançado Par trançado blindado Fibra óptica A próxima parte de nossa lição descreverá os recursos e componentes desses três principais tipos de cabo. A compreensão das diferenças o ajudará a determinar quando utilizar cada tipo. Cabo coaxial Em certa época, cabo coaxial era o tipo de cabeamento de rede mais amplamente utilizado. Havia várias razões para a ampla Utilização do cabo coaxial. Era relativamente barato e era leve, flexível e fácil de manipular. A Utilização era tão comum que sua instalação tomou-se segura e fácil de ser suportada. Em sua forma mais simples, o cabo coaxial é constituído por um núcleo de cobre sólido cercado por um isolante, uma blindagem de malha metálica e uma cobertura externa. Uma camada de folha isolante e uma camada de blindagem de malha metálica constituem o que se chama de blindagem dupla. Contudo, para ambientes sujeitos a interferências mais altas, está disponível a blindagem quádrupla. Esta é constituída por duas camadas de folha isolante e duas camadas de blindagem de malha metálica. Figura 23 - Cabo coaxial mostrando várias camadas Define-se a blindagem como a malha metálica (ou de outro material) entrelaçada ou retorcida que cerca alguns tipos de cabos. A blindagem protege os dados transmitidos, absorvendo sinais eletrônicos dispersos, chamados de ruídos, para que não cheguem ao cabo e distorçam os dados. O núcleo de um cabo coaxial. transporta os sinais eletrônicos que constituem os dados. Esse núcleo do cabo pode ser sólido ou trançado. Se o núcleo for sólido, geralmente será de cobre. O núcleo é cercado por uma camada isolante que o separa da malha de fio. A malha de fio trançada funciona como um fio terra e protege o núcleo contra ruídos elétricos e diafonia. Diafonia é o transbordamento de sinal de um fio adjacente. O núcleo condutor e a malha de fio sempre devem estar separados entre si. Se entrarem em contato, o cabo estará sujeito a um curto-circuito e ruídos ou sinais dispersos da malha fluirão para o fio de cobre. Isso destruirá os dados. O cabo inteiro é cercado por uma blindagem externa não-condutora, geralmente de borracha, Teflon ou plástico. O cabo coaxial é mais resistente à interferência e atenuação do que o cabo de par trançado. Atenuação é a perda de intensidade de sinal que começa a ocorrer conforme o sinal viaja ao longo de um cabo de cobre.

20 20 Figura 24 - A atenuação causa deterioração de sinais A malha trançada protetora pode absorver os sinais eletrônicos ambientais, desse modo, estes não afetam os dados que estão sendo enviados através do cabo de cobre interno. Por este motivo, o cabo coaxial é um boa opção para distância s maiores e para suportar com segurança taxas de dados mais altas com equipamentos mais simples. Tipos de cabos coaxiais Há dois tipos de cabos coaxiais: Fino (thinnet) Grosso (thicknet) O tipo que você selecionar depende da necessidade da sua rede específica. Thinnet O thinnet é um cabo coaxial. flexível de cerca de O,63 cm de espessura. Por ser flexível e fácil de manipular, este tipo de cabo coaxial pode ser utilizado em quase todos os tipos de instalação de rede. As redes que utilizam o thinnet: conectam o cabo diretamente a uma placa adaptadora de rede do computador. Figura 25 - Detalhe do cabo thinnet mostrando onde é conectado ao computador O cabo coaxial thinnet pode transportar um sinal por até aproximadamente 185 metros, antes de o sinal começar a sofrer atenuação. Os fabricantes de cabo chegaram a um consenso sobre algumas designações para tipos de cabos diferentes. O thinnet está incluído em um grupo citado como a família RG-58 e tem uma impedância de 50 ohm. A impedância é a resistência, medida em ohms, para a corrente alternada que flui em um fio. A principal diferença da família RG-58 é o núcleo central de cobre. Este pode ser um núcleo de fio trançado ou de cobre sólido. Figura 26 - Cabo coaxial RG-58 mostrando os núcleos de fio trançado e de cobre sólido

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