Redes de Computadores

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1 Redes de Computadores

2 Sumário Capítulo 1. Redes de Computadores Afinal, o que é uma rede de computadores? Como a Internet surgiu? Convergência de tecnologias Exercícios de fixação Fontes...8 Capítulo 2. Tipos de redes e topologias Redes divididas geograficamente LAN (Local Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) WAN(Wide Area Network) Personal Area Network (PAN ) e Wireless Personal Area Network (WPAN) Topologia física de uma rede Topologia em barra ou barramento Topologia em Anel Topologia em Estrela Mainframes, terminais burros e clientes magros Mainframes Terminais burros Clientes magros (thin clients) Arquiteturas cliente- servidor e Peer-to-Peer A arquitetura Cliente Servidor A arquitetura Peer-to-Peer Exercícios de Fixação Atividade Prática Fontes:...16 Capítulo 3. As arquiteturas OSI e TCP/IP Apresentando o modelo OSI As Camadas conceituais dos protocolos TUX (O PINGUIM AGENTE SERETO) Ajude-nos! Camada 7 Aplicação e o andar Camada 6 Apresentação e o andar Camada 5 Sessão e o andar Camada 4 Camada de Transporte e o andar Camada 3 Rede e o andar Camada 2 Link ou enlace de dados e o andar Camada 1 Camada Física e o andar O encapsulamento O modelos OSI e TCP/IP A arquitetura do TCP/IP Camada de Aplicação no modelo Híbrido Camada de Transporte no modelo Híbrido Camada de Redes no modelo Híbrido Camada de Enlace de Dados no modelo Híbrido Camada Física no modelo Híbrido Exercícios de Fixação Fontes:...28 Capítulo 4. Ethernet e os dispositivos de comunicação Ethernet Os dispositivos (Ativos e Passivos) Repetidores...30

3 Repetidos Wireless Hubs Interligando Hubs Placas de redes e o endereço MAC O endereço MAC Pontes (bridges) Switches Definição e funcionamento Tipos de Switches Roteadores Exercícios de Fixação Exercícios práticos Fontes:...38 Capítulo 5. Meios de transmissão Tipos de Cabos Cabo Coaxial Cabo de par trançado A crimpagem de cabos Utilizar cabo crossover ou direto? Padrões T568A e T568B Wireless O que é uma rede wireless? Tipos de redes Wireless A Tecnologia WI-FI O infravermelho Tecnologia Bluetooth Redes Bluetooth Exercícios de Fixação Exercício prático Fontes...51 Capítulo 6. Sistemas de numeração Base de um sistema numérico Sistema binário para decimal Como converter números binários para decimal Exercícios de Fixação Fontes:...56 Capítulo 7. Elaborando um projeto de redes O projeto lógico Compreendendo os endereços IP Número IP: identificando rede e máquina Classes de endereços IPv Máscara de rede Endereços IP para redes privadas O DNS Domain Name System DNS: Definição Funcionamento do DNS A memória cache O DHCP Funcionamento do DHCP O compartilhamento da Internet Configurando o micro com acesso à Internet Configurações de rede no LINUX...67

4 Comandos para configurar a rede Configurando IP, Mascara de rede, Gateway e DNS graficamente Comandos de rede úteis O projeto físico Montagem da infra-estrutura física Passo-a-passo Tomadas na parede Exercícios de Fixação Fontes...74

5 5 Redes de Computadores Capítulo 1. Redes de Computadores Saudações! Sou o professor Tux Ciço Professor, quando vamos fazer e ajudarei vocês em uma parte computadores acessarem a muito importante do universo de Internet? E fazer meu celular TI, através do estudo de redes de copiar arquivos de um computadores. computador? Calma, jovem e tux. Antes de você ser capaz de configurar um computador para acessar a Internet, é necessário aprender sobre as tecnologias e como as comunicações em rede são possíveis. Assim, você será capaz de entender como estas tecnologias funcionam. Mas por onde começar? Onde devo começar, por favor vossa majestade? Comece do começo, disse bravo o rei, e vá até chegar ao fim: então pare. (Lewis Caroll Alice no país das maravilhas) Tudo precisa começar de algum lugar, então nosso estudo irá começar com foco em uma lição de história. Assim, iremos saber o que é uma rede de computadores. Será interessante entender como nós chegamos onde estamos, mas ela vai ser curta o suficiente para que você não se confunda e possa entrar em detalhes fácil e rapidamente. Se alguns termos não forem familiares para você, não se preocupe, pois se eles forem importantes para aprender redes, serão explicados nos capítulos posteriores Afinal, o que é uma rede de computadores? Hoje em dia fala se muito em rede, mas afinal de contas, o que é uma rede? Simplificando ao extremo, uma rede nada mais é do que um conjunto de máquinas que se comunicam. Estas máquinas podem ser computadores, impressoras, telefones, aparelhos de fax, etc. Se interligarmos dois computadores de modo que eles possam se comunicar e trocar dados, então teremos uma rede de dois computadores, uma espécie de mini internet. Para fazer com que máquinas se comuniquem é necessário: interligar Uma rede de dois computadores fisicamente as máquinas; "regular" as máquinas e fazer com que "falem" a mesma linguagem, usando a mesma "gramática". Desse modo, se você tem um computador e uma impressora e as duas máquinas podem se comunicar, então você pode dizer que tem uma rede. Se seu computador está conectado à Internet, então você faz parte de uma rede gigantesca, pois sua máquina pode se comunicar com computadores em qualquer lugar do planeta.

6 6 Redes de Computadores Os meios físicos utilizados para interligar máquinas podem ser simples fios de cobre, fibras óticas ou sofisticados meios de comunicação, através de ondas eletromagnéticas em diversas faixas de frequência (rádio, micro ondas, bluetooth, wifi, etc) que dispensam fios ou cabos. Independentemente do meio utilizado, o que realmente importa é que as máquinas possuam um canal de comunicação Como a Internet surgiu? No final de Outubro de 1957 ocorreu um evento que provocaria tamanhas mudanças que alteraria a vida de pessoas em todo o planeta. A União Soviética lançou, com sucesso, o primeiro satélite na órbita da Terra. Após o lançamento desse satélite, denominado Sputnik 1, o mundo ficou assombrado, em especial os USA, que possuíam seu próprio programa para lançamentos de satélites, contudo os norte americanos ainda não havia lançado um único satélite. Sputnik Este evento levou diretamente à criação da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada (ARPA) do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, devido a uma reconhecida necessidade de uma organização que possa pesquisar e desenvolver ideias e tecnologia avançada para além das necessidades identificadas atualmente. Talvez o seu mais famoso projeto (certamente o mais amplamente utilizado) foi a criação da Internet. Em 1960, o psicólogo e cientista de computação Joseph Licklider publicou um documento denominado Relação Homem Computador, que articulava a ideia de computadores em rede fornecendo armazenamento e consulta de informações. Enquanto exercia o cargo de chefe do escritório de processamento de informação na ARPA, ele reuniu um grupo para pesquisar computadores, contudo ele abandonou as pesquisas antes que algum projeto tenha sido desenvolvido, o ano era O plano para esta rede de computadores (chamada ARPANET ) foi apresentado em outubro de 1967, e em dezembro de 1969 a primeira rede de quatro computadores estava pronta e funcionando, contudo havia um grande problema, algumas redes com tecnologias diferentes de comunicação. Robert Kahn fazia parte de um projeto que visava desenvolver um sistema de comunicações que utilizava pacotes de rede para as transmissões de satélite da ARPA, quem começou a definir algumas regras para uma arquitetura de rede mais aberta para substituir o protocolo até então usado pela ARPANET. Depois, com a chegada de Vinton Cerf, da Universidade de Stanford, os dois criaram um sistema que mascara a diferença entre os protocolos de rede, usando um novo padrão. Esta especificação reduziu o papel da rede e moveu a responsabilidade de manter a integridade da transmissão para o computador servidor. O resultado final disto foi que ela tornou possível acessar com facilidade quase todas as redes simultaneamente.

7 7 Redes de Computadores A ARPA financiou o desenvolvimento do software, e em 1977 foi conduzida uma demonstração de uma comunicação entre três redes diferentes. Em 1981, a especificação foi finalizada, publicada e adotada; e em 1982 as conexões da ARPANET para fora dos EUA foram convertidas para usar os protocolos presentes no atual TCP/IP, era o embrião do que hoje conhecemos por Internet. A ARPANET - O nascimento da Internet 1.3. Convergência de tecnologias Atualmente vivenciamos a convergência entre as tecnologias das redes de telecomunicações e das redes de computadores, a união dos fatores apresentados anteriormente, aliados aos novos avanços tecnológicos envolvendo a capacidade de transporte das redes de comunicação levou a um campo de atuação comum para ambas que é o fornecimento de múltiplos serviços baseados em uma infra estrutura única, resultado da experiência obtida no desenvolvimento e operação, tanto das redes de computadores quanto das redes de telecomunicações. Esse conceito de convergência é o que denominamos atualmente como "internetwork", ou seja, um conjunto de dispositivos e procedimentos que viabilizam a interconexão de redes individuais, formando assim redes com capacidades maiores, fortemente baseadas no emprego de computadores e seus recursos de controle, aliadas ao emprego das técnicas de chaveamento de pacotes e transmissão de dados dos sistemas de telecomunicações, sendo, portanto, uma combinação de ambas as A Internet Exemplo de internetwork tecnologias (redes de telecomunicações e computadores). O maior exemplo de internetwork é a própria Internet. Um dos atuais desafios dos sistemas de comunicação ainda é a interconexão dos variados sistemas de informação. A convergência das redes de telecomunicações e informática Na prática, ainda existem muitas redes de naturezas diferentes, com novos serviços surgindo a cada dia e usando protocolos diferentes que, obviamente, necessitam ser interligadas. Assim, permitir comunicações utilizando a infraestrutura de comunicação existente para prover o intercâmbio desses usuários, proporcionando a todos um suporte eficiente para a comunicação entre tecnologias distintas, com diferentes tipos de mídias e velocidades variadas é um dos objetivos que se quer alcançar com a convergência das tecnologias de redes.

8 8 Redes de Computadores Com certeza, essa evolução das redes de computadores e de telecomunicações é um caminho sem volta que nos levará a total convergência entre as tecnologias, padrões, dispositivos e aplicações para redes de comunicação, presentes e futuras Exercícios de fixação 1. Explique em poucas palavras o que é uma rede de computadores. 2. Explique resumidamente quais requisitos são necessários para que computadores possam se comunicar em rede. 3. Qual e importância dos protocolos de comunicação em redes de computadores? 4. O que foi o Sputnik? 5. Qual a relação entre a ARPANET e a INTERNET? 6. O que é internetwork? 7. Cite um dos desafios presentes na implantação da internetwork Fontes Mark Norman Francis José Maurício Santos Pinheiro Aldeia Numaboa dos padroes web/a historia da internet e da web e a evolucao dos padroes web/ Wikimedia Commons _signal.gif

9 Redes de Computadores: Tipos de redes e topologias 9 Capítulo 2. Tipos de redes e topologias Professor TUX CIÇO, o que diferencia essas redes? Nós lidamos com essas redes em nosso dia a dia? Logo você aprenderá o que diferencia as redes LAN's, MAN's, WAN's e PAN's. Estudaremos também os elementos que compõem essas redes. As redes de computadores estão presentes em nossa vida diária. Assim, ficamos tão habituados com estas, que muitas vezes as utilizamos automaticamente, sem perceber a complexidade e sofisticação presente nas infraestruturas e das tecnologias responsáveis pela circulação das informações Redes divididas geograficamente Analisamos que os componentes que compõem uma rede podem estar numa mesma sala ou espalhados nos andares de um prédio, estando localizados a quilômetros de distância um do outro e conectados através de linhas telefônicas dedicadas, micro ondas ou qualquer sistema que permita uma troca de dados. Eles podem estar espalhados pelo planeta, sendo interligados por alguma tecnologia para Utilizamos redes de computadores continuamente em nosso dia a dia comunicações a longa distância. Ao analisarmos como as rede de computadores são estudadas e planejadas geograficamente, veremos que estas podem ser classificadas em: LAN, MAN, WAN e PAN LAN (Local Area Network) Uma rede de área local é uma rede de computador utilizada na interconexão de equipamentos processadores com a finalidade de troca de dados. Uma definição mais completa afirma que uma LAN é: uma estruturada de hardware e software que permite a computadores individuais realizarem LAN com acesso a Internet comunicações entre si, para trocar e compartilhar recursos e informações. Tais redes são denominadas locais, por abrangerem um espaço geográfico limitado (Compreendendo uma área de até 10 Km. Se este limite for alcançado, a rede passa a ser denominada Rede Metropolitana).

10 Redes de Computadores: Tipos de redes e topologias MAN (Metropolitan Area Network) MAN entre a matriz de uma empresa e suas duas filiais Uma MAN ou rede de área metropolitana são redes que abrangem o perímetro de uma cidade (por isso são chamadas áreas metropolitana), desde modo são utilizadas por empresas objetivando comunicar se com suas filiais, quando estas estão localizadas em bairros diferentes. Empresas como grandes grupos de varejo, companhias áreas, bancos, universidades públicas, etc possuem suas redes internas interligadas por meios de MAN's WAN(Wide Area Network) WAM (Rede de longa distância ou geograficamente distribuída) é uma rede que abrange uma grande área geográfica, sendo uma região, podendo abranger ainda um país ou até um continente. Em geral, as redes geograficamente distribuídas contém conjuntos de servidores, que formam sub-redes. Essas sub-redes têm a função de transportar os dados entre os computadores ou dispositivos de rede. As WAN tornaram-se necessárias devido ao crescimento das empresas, nas quais as LAN não eram mais suficientes para atender a demanda de LAN conectada a uma WAN informações, pois era necessária uma forma de passar informação de uma empresa para outra de forma rápida e eficiente. Surgiram as WAN que conectam redes dentro de uma vasta área geográfica, permitindo comunicação de longa distância. WANs utilizam variados meios de transmissão, como: linhas telefônicas, micro-ondas, ou satélites, contudo o mais popular é a fibra óptica. Lembrando que LANs e WANs são redes privadas. Logo, estas interconectam as pessoas dentro de suas organizações. Agora, se analisamos a Internet esta é uma gigantesca WAN pública. A Internet une PC's em universidades, centros de pesquisa e companhias pelo globo.

11 Redes de Computadores: Tipos de redes e topologias 11 Como as redes tornaram-se mais poderosas e são conectadas mais empresas e usuários domésticos diariamente, a Internet servirá como um ponto de contato entre a sua companhia, seus fornecedores e clientes Personal Area Network (PAN ) e Wireless Personal Area Network (WPAN) PAN é uma rede caracterizada por estações bastante próximas umas das outras (comumente sem exceder dez metros). Assim, uma rede de área pessoal pode ser formada por exemplo: por um computador portátil, conectando se a um outro e este a uma impressora. São exemplos de PAN as redes do tipo: Bluetooth e Ultra Wide Band (UWB). PAN sem fio O UWB é uma tecnologia que faz parte das redes Wireless Personal Area Network (WPAN). Uma WPAN é uma rede composta por dispositivos pessoais que usam tecnologias wireless para transmissões de curto alcance Topologia física de uma rede A topologia física de uma rede descreve como é o layout do meio de transmissão pelo qual ocorre as transmissões das informações, e também como os dispositivos presentes na rede são conectados ao próprio meio. Há várias possibilidades para organizar a interligação entre cada um dos computadores (estações e servidores) numa rede. Deve se lembrar que topologias divididas em dois tipos: Topologias física e lógica. A topologia física é o designer da rede ou sua aparência física propriamente dita, já a topologia lógica representa o modo que as transmissões de informações fluem pela rede Topologia em barra ou barramento Topologia em barra é uma topologia de rede em que todos os computadores utilizam um único barramento físico de dados onde um único computador terrá acesso a estes barramento por vez para transmissão. Assim, quando uma máquina está transmitindo na rede (esta acessa o barramento) todas maquinas conectas ao barramento recebem as informações Topologia em barra, barramento ou linear transmitidas pela rede, assim quando um computador estiver transmitindo um sinal, toda a rede fica ocupada, logo outras maquinas não podem transmitir, caso outra estação tente acessar a barra enquanto permanecer ocupada, irá ocorrer o que se denomina de colisão. Isto também acontece quando as barras estão livres e duas estações ou mais tentam transmitir ao mesmo tempo. Essa topologia era muito utilizada quando os cabos coaxiais em populares.

12 12 Redes de Computadores: Tipos de redes e topologias Topologia em Anel Um rede em anel é caracterizada pelas máquinas que consistem em estações conectadas através de um circuito fechado, em série, formando um circuito fechado (anel). O anel não interliga as estações diretamente, mas consiste de uma série de repetidores ligados por um meio físico, sendo cada estação ligada a estes repetidores. É uma configuração em desuso. Redes em anel transmitem e recebem numa configuração denominada unidirecional, ou seja, as comunicações correm apenas em uma direção no anel, os protocolos utilizados nesta tecnologias asseguram que as mensagens sejam entregues corretamente e na sequência correta à maquina destino, assim uma comunicação unidirecional dispensa a necessidade de roteamento. Topologia em anel Na topologia em anel, cada computador está conectada a apenas duas outras estações, quando todas estão ativas. Uma desvantagem é que se, por acaso, apenas uma das máquinas falhar, toda a rede pode ser comprometida, já que as informações apenas trafegam numa única direção Topologia em Estrela O grande problema nas topologias em barra e anel é o fato de apenas uma estação poder transmitir por vez, apenas isso já diminui o desempenho da rede, para piorar ficam ocorrendo colisões na topologia em barra, que tornam o desempenho ainda menor. Quando ocorre uma colisão as estações envolvidas, devem esperar algum tempo para tentar obter o controle da barra e assim uma delas poderá transmitir. Imagine se uma tentar acessar a barra e ocorrer outra colisão com uma outra estação na rede? Entendem a perda de desempenho numa rede? Topologia em estrela Uma alternativa a esses e outros problemas é a topologia em estrela, que é caracterizada ao fazer que as transmissões passarem por um dispositivo de rede conectada às máquinas da rede para assim gerenciar a distribuição das informações de modo que um computador receba apenas o tráfego que lhe é destinado, assim cada host na rede não precisa receber as informações destinadas a todas as maquinas conectadas à rede. Topologia em estrela

13 13 Redes de Computadores: Tipos de redes e topologias 2.3. Mainframes, terminais burros e clientes magros Mainframes Mainframes são computadores de grande porte que devido ao seu alto custo são utilizados em atividades que necessitam de um alto poder de processar grandes volumes de informações. Estes computadores oferecem serviços de processamento para milhares de estações por meio de terminais conectados diretamente a eles ou através de infraestruturas de rede. O mainframe Terminais burros Um terminal burro refere se a um computador que atua como uma interface entre o usuário e um equipamento responsável pelo processamento requisitado pelo usuário, normalmente este dispositivo é um mainframe Desde modo, um terminal burro é um sistema com um hardware simplificado; ele não possui disco rígido, e todo o processamento depende de um mainframe. Nos modelos mais antigos eram compostos por um monitor e teclados conectados por A interação Terminal burro - Mainframe uma estrutura de rede ao mainframe. Por isso, esse é o nome utilizado no Brasil Terminal burro (o nome deste, em inglês, é: computer terminal ou text terminal) Clientes magros (thin clients) Um Cliente magro (thin client ") é um computador cliente que não possui nenhum ou apenas alguns aplicativos instalados. Assim, estes estão em rede de modo que possam utilizar os recursos de um computador servidor para a grande maioria das atividades de processamento que o cliente magro necessite realizar. O termo "magro thin " faz referência a um pequeno programa de boot que os thin clients necessitam, algumas vezes apenas o essencial para conectar se à rede e executar um navegador da Internet dedicado ou uma conexão para uma Área de Trabalho Remota. Comparando clientes "magro" e "gordo" Já o thick (ou fat) client realiza a maior quantidade de processamento e repassa ao servidor apenas as requisições necessárias de operações que o fat client não pode executar.

14 Redes de Computadores: Tipos de redes e topologias 14 Como os terminais burros os clientes magros são computadores sem disco rígido (diskless), planejados para terem tamanho reduzido e um baixo custo em comparação com os PC's tradicionais. Assim, quase o grosso do processamento dos thin clients é executado no computador com um hardware muito mais potente (server), logicamente o cliente magro executa aplicativos que oferecem recursos de rede. Assim, clientes magros são conectados a servidores de aplicativos para que estes forneçam os meios requeridos pelos usuários, logo este tipo de PC (thin clinet) possue apenas o hardware e software para executar o boot e acessar a Internet. O servidor de aplicativos normalmente é um computador com o hardware dimensionada para tais tarefas com um sistema operacional de rede para servidores que podem ser alocados numa Wide Area Network (WAN), Metropolitan Area Network (MAN) ou até numa Local Area Network (LAN). Pode se citar como vantagens em utilizar clientes magros: Cliente magros e servidor numa LAN Mais fácil de mantê los seguros; Possuem um custo de administração menor; Gasta se menos para licenciar os programas por eles utilizados; Menores despesas com o hardware; Consomem menos energia, dentre outras. A principal desvantagem presente para aqueles que os utilizam é o fato de que, caso o servidor fique inoperante, todos os computadores conectados a ele ficarão incapazes de processar informações Arquiteturas cliente servidor e Peer to Peer A arquitetura Cliente Servidor Cliente servidor é uma arquitetura utilizada em redes de computadores onde existe uma divisão dos computadores em clientes e servidores. Os clientes enviam requisições de serviços para os servidores e esperaram pelas respostas ou mensagens de erros. O funcionamento básico da tecnologia cliente-servidor

15 Redes de Computadores: Tipos de redes e topologias 15 Normalmente, os computadores servidores são projetados para atender as requisições, processá las e retornar o resultado para inúmeros computadores clientes. Esse conceito é usado como várias variações, assim os mainframes (servidores) e terminais burros (clientes), clientes magros (clientes), servidores de , de paginas da Web, dentre outros são baseados nessa arquitetura para oferecimento de recursos. Clientes acessando o servidor local e servidores remotos (Internet) Assim, ao utilizar um navegador da Internet (software cliente) para acessar informações de um página ou algum serviço, estes estão armazenados em um, ou, mesmo, vários servidores configurados especificamente para executar tais tarefas e repassá las aos solicitantes. Agora será que um computador pode ser tanto cliente como servidor? Para responder essa questão vamos estudar a tecnologia peer to peer A arquitetura Peer-to-Peer Na tecnologia Peer-to-Peer (Conhecida no Brasil como ponto-a-ponto ou p2p) cada computador é simultaneamente servidor e cliente, permitindo assim que recursos fossem compartilhados por um grande número de servidores (clientes), tornando dispensável a utilização de servidores específicos. Isso se tornou muito popular graças à diminuição da diferença de desempenho entre computadores, estações e servidores, além do crescimento crescente de pessoas com acesso a banda larga. Rede peer to peer A popularização de programas do p2p foi possível devido à softwares como o Gnutella e o Napter que viraram febre para troca de arquivos entre os usuários, como serviços e informações passaram a estar acessíveis em nível global Exercícios de Fixação 1. O que significa LAN? 2. Quais componentes fazem parte de uma LAN? 3. Diferencie MAN, WAN e PAN. 4. O que é WPAN? 5. Comente acerca das topologias em barra, anel e estrela. 6. O que são mainframes? 7. Defina terminal burro? 8. O que são clientes magros? 9. Comente acerca da tecnologia cliente-servidor. 10. O que é peer-to-peer?

16 Redes de Computadores: Tipos de redes e topologias Atividade Prática Desenvolva diagramas de rede utilizando as ferramenta fornecidas por seu instrutor. Atividade 1 Rede LAN ou PAN: Crie diagramas de uma rede pessoal ou de uma rede local (LAN), lembrando que um rede PAN engloba dispositivo sem fio, como PDA's, Iphones, celulares, smartphones, netbooks, laptops, etc. Atividade 2 Topologias: Crie diagramas redes segundo as seguintes topologias: Rede em anel, em estrela ou em barra. Atividade 3 Arquiteturas: Crie esquemas de rede onde estejam representadas redes na plataforma cliente servidor, peer to peer ou mainframe terminais burros Fontes: José Maurício Santos Pinheiro Aldeia Numboa arquiteturas?showall=1 Equipe VIVASEMFIO.COM Wikipom O Base de Conhecimento da Polícia Militar de Santa Catarina _conceitos_ _II Open University's OpenLearn website Wikimedia Commons Wikipédia, a enciclopédia livre servidor

17 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP 17 Capítulo 3. As arquiteturas OSI e TCP/IP A "linguagem de comunicação" das máquinas é constituída por sinais, comparáveis à língua brasileira de sinais (LIBRAS), utilizada por portadores de necessidades especiais para se comunicar. Assim, para que as máquinas interligadas numa rede se comuniquem, um determinado sinal precisa ter sempre o mesmo significado. Por exemplo, o sinal "liga" precisa ser inequívoco, o sinal "desliga" só pode significar desligar, ou seja, o mesmo sinal não pode ter dois ou mais significados. Este conjunto de sinais conhecidos e padronizados é o chamado código de comunicação, uma espécie de alfabeto. A forma de transmitir os códigos deste "alfabeto", também padronizada, é o protocolo de comunicação. A linguagem de comunicação precisa ser usada por emissor e receptor. Mantendo a analogia com o alfabeto, o protocolo é que determina se a informação será transmitida letra por letra, ou em grupos de letras. Nas comunicações digitais, onde as "letras" são os bits, é o protocolo que determina se a transmissão é feita bit a bit ou em blocos de bits Apresentando o modelo OSI À medida que as redes de computadores foram se tornando mais utilizadas, as empresas que atuavam neste promissor mercado começaram a lançar soluções, em software e hardware, para as varias tecnologias de rede disponíveis. Assim, muitas empresas desenvolveram soluções proprietárias que supriam parte das necessidades de seus clientes, contudo eram incompatíveis entre si. Nessa época e até meados dos anos 90 falava se que caso uma empresa cliente adotasse uma dessas tecnologias proprietárias esta empresa cliente se tornaria refém de seu fornecedor. Mas como assim, refém? Caso uma companhia utilizasse uma dessas tecnologias proprietárias (a tecnologia de uma empresa A) para sua estrutura de rede, caso desejasse uma atualização de sua rede ou mesmo uma ampliação esta companhia teria que pagar os preços que a empresa A exigissem por seus produtos e serviços, pois esta companhia não teria como mudar para outra tecnologia de rede (de uma empresa B por exemplo). Padrões proprietários não se comunicam incapazes de comunicar se uma com a outra. Caso resolvesse mudar a estrutura de rede da empresa A pela tecnologia da B, o cliente teria que mudar a rede de toda empresa, pense quando isso custaria! Pois, se mudasse de fornecedor, a estrutura de rede deste novo fornecedor não poderia se comunicar com a rede do antigo, ou mudava toda a rede ou teria duas infraestruturas de redes

18 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP 18 Um ambiente desses exigia a criação de um modelo para ser utilizado como uma referência de tecnologias provenientes de desenvolvedores e fabricantes diferentes, a fim de que pudessem se comunicar entre si. A International Standards Organization (ISO) desenvolveu uma tecnologia que foi denominada de arquitetura Reference Model for Open Systems Interconnection (RM OSI), a qual foi concebida com o intuito de padronizar a criação das tecnologias destinadas à redes de computadores, de modo a garantir que equipamentos de empresas diferentes se comunicassem entre si, ao invés de serem construídos com padrões proprietários. Contudo, deve se lembrar que o OSI é um modelo de referência, assim ele orienta o que deve ser realizado, mas não como deve ser realizado. O OSI foi concebido com duas características principais: adotava um modelo abstrato de rede baseado em sete camadas e utilizava protocolos em conjunto. Mas como esse OSI arranja os protocolos, professor TUX CIÇO? Como funcionam essas camadas? E os protocolos? Devemos primeiro usar nossa imaginação. Assim, imagine todos as camadas empilhadas uma em cima da outra e numeradas em ordem decrescente da sétima (7) até a primeira (1) As Camadas conceituais dos protocolos Como já estudamos, para que ocorram as comunicações em rede, todos os dispositivos precisam utilizar a mesma linguagem, ou seja, devem implementar o mesmo protocolo. IMPORTANTE Apenas as camadas pares se comunicam, assim a camada 4 da origem fala com seu par (a camada 4) no destino, a camada 5 na origem fala com sua par (a camada 3) no destino, etc. Camada de níveis diferentes não conversam, pois as camadas de níveis diferentes utilizam protocolos diferentes, assim não falam a mesma língua. Quando algo é transmitido da origem ao destino, essas informações são trabalhadas pelas 7 camadas (da camada mais elevada até a mais baixa), por isso, diz-se que a camada N prove serviço para a camada N+1. Quando a informação transmitida alcança o destino, o processo é realizado ao contrário, assim os dados são trabalhados da camada mais baixa (Camada 1) até a mais alta (C amada 7). Isso é um resumo das comunicações entre dois dispositivos que adotam o modelo OSI, na prática é muito mais complexo. Assim, o modelo de referência OSI composto pelas sete camadas é apenas um modelo abstrato. Como isso é muito complexo para ser aprendido por iniciantes, então iremos pedir uma ajuda ao 00 TUX. A comunicações entre camadas na origem e destino

19 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP TUX (O PINGUIM AGENTE SERETO) Ajude nos! Nosso pinguim agente 00 TUX encontra o CHEFÃO no andar número 7 no prédio do serviço secreto. O CHEFÃO entrega ao 00 TUX uma mensagem secreta que precisa ser entregue ao Professor TUX CIÇO, que trabalha num prédio de 7 andares. 00 TUX dirige se ao sexto andar, onde a mensagem é traduzida para uma linguagem intermediária, logo depois esta é cifrada e miniaturizada. A seguir, nosso agente emplumado vai ao quinto andar, neste andar a equipe de segurança checa a mensagem para se assegurar de que está completa, daí testa a integridade da mensagem, e para finalizar, adiciona alguns pontos de checagem para que a equipe do professor TUX CIÇO possa fazer uma conferência, caso necessário. Em seguida, 00 TUX pega o elevador para o quarto andar, onde analisa se a mensagem para verificar se esta pode ser combinada com 00 TUX desce os 7 andares, onde em cada andar trabalha-se a mensagem outras pequenas mensagens ou não, que também precisam ser entregues no prédio do professor TUX CIÇO. Também analisa se se a mensagem é muito grande, se esta for demasiada grande, será dividida em encomendas menores para serem transportadas por mais agentes pinguins. Se a mensagem foi dividida, ela será remontada ao tamanho original no destino. Logo após, o agente desce pela escada ao terceiro andar, onde uma equipe irá analisar o endereço da mensagem e descobrirá quem é o destinatário. A seguir, ensinam ao 00 TUX o caminho mais rápido para chegar ao prédio onde está o destinatário da mensagem. Depois 00 TUX vai ao segundo andar, neste andar a mensagem é alocada num malote especial (pacote). Neste pacote está a mensagem, e são identificados o remetente e o destinatário da mensagem. Caso necessário, também terão avisos de que mais peças poderão chegar. Finalmente, após essa pequena jornada, nosso agente chega ao primeiro andar, onde há uma super moto já preparado para a missão. Depois 00 TUX, carregando o pacote, sai do edifício e avança em velocidade máxima para terminar sua missão. No prédio de sete andares trabalha o professor TUX CIÇO, no último andar. Lá, a mensagem será trabalhada, antes de ser entregue ao seu destinatário. 00 TUX estaciona sua super moto na garagem e sobe de andar em andar para que a mensagem seja trabalhada pelas equipes dos respectivos andares e assim possa ser entregue e lida pelo professor TUX CIÇO. Sete andares VERSUS Sete camadas.

20 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP Camada 7 Aplicação e o andar 7 A camada de aplicação permite aos usuários meios para acessar à rede, utilizando programas aplicativos. Assim, a sétima camada é a interface entre o usuário e a rede de comunicação, onde ele interage por meio de software. Pode se citar como exemplos de aplicativos que agem nesta camada, programas que utilizam o FTP, softwares que interagem com o SMTP e mesmo browers que utilizam o HTTP. Mas não confunda programas desenvolvidos para trabalhar com os protocolos (SMTP, HTTPS, FTP, etc) propriamente ditos, assim uma aplicação que trabalha com o HTTP não é o HTTP. A mensagem do CHEFÃO foi escrita no BrOffice Writer (um software) e repassada ao 00 TUX para ser trabalhada pelos andares no prédio Camada 6 Apresentação e o andar 6 A camada de apresentação trabalha os dados de modo a obter uma interface padronizada para a camada de aplicação. Outras operações, como: compressão de dados, codificação MIME, encriptação, além de outras tarefas semelhantes são realizadas pela sexta camada. Por exemplo: converter textos codificados em EBCDIC, para texto codificado em ASCII. No sexto (6) andar a mensagem do 00 TUX foi codificada e miniaturizada Camada 5 Sessão e o andar 5 A quinta camada controla as sessão (diálogos) entre a nas comunicações entre a origem e o destino. A camada dessa sessão estabelece, administra e finaliza conexões entre a aplicação origem e a destino, permitindo transferência de dados nos modos full duplex ou half duplex, além de determinar pontos para checagem o encerramento com procedimentos e intervalos para reinício. No andar 5 o pessoal da Segurança adicionou pontos de checagem de modo que a equipe no prédio destino trabalhasse.

21 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP Camada 4 Camada de Transporte e o andar 4 Na camada de Transporte é gerenciado o troca troca de dados entre a origem e o destino, assim as camadas superiores (Aplicação, Apresentação e Sessão) não assumem essas tarefas, esta camada também garante que os dados sejam transferidos de forma confiável. Logo, a quarta camada gerencia por meio de controle do fluxo a qualidade dos links, além da segmentação/de segmentação e gerencia o controle de erros. Os protocolos nesta camada são orientados em estados e conexões, ou seja, por meio destes protocolos esta camada rastreia pacotes e retransmite possíveis pacotes perdidos. O protocolo TCP atua nesta camada. A quarta camada converte as mensagens para segmentos TCP, UDP, etc. Pode se comparar a camada de Transporte a uma agência dos correios. Assim, volumes muito grandes são divididos e na origem esta camada junta as partes e recompõem o volume original Camada 3 Rede e o andar 3 A camada de Rede garante os meios necessários para a transferência das sequências de dados dotadas de comprimento variável dos dispositivos origem até o destino, através de uma ou mais redes, realiza essas operações garantindo a Qualidade do Serviço (QoS) exigida pela camada superior (Transporte). A terceira realiza as operações referentes ao roteamento nas redes e executa segmentação/de segmentação, e alerta caso ocorram erros de transmissão. Dispositivos de rede conhecidos por roteadores atuam na camada de Rede, assim estes transmitem os dados para toda a rede, escolhendo o melhor caminho para enviar os dados (essa habilidade tornou a Internet uma realidade). O Internet Protocolo (IP) atua nesta camada. No terceiro andar, foi ensinado ao 00 TUX o melhor caminho para este cumprir sua missão, pois os roteadores são os "mestres" das rotas Camada 2 Link ou enlace de dados e o andar 2 A segunda camada provê os procedimentos necessários para transferir os dados entre dispositivos de rede, além da detecção e correção de erros ocorridos na camada física. A camada enlace de dados reorganiza os bits provenientes da camada física em blocos lógicos de dados, denominados quadros (frames). No segundo andar a mensagem, já trabalhada pelos andares superiores, foi alocado num malote especial (o frame o bloco de dados).

22 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP Camada 1 Camada Física e o andar 1 A primeira camada garante todas as especificações físicas para os dispositivos de rede. Nisto, estão inclusos: o designer de pinos, voltagens, especificações de transmissões em cabos, e as demais referentes outras tecnologias de transmissão como fibras óticas, infravermelho e radiofrequência, dentre outras. Dispositivos de rede que atuam nesta camada cita se hubs e repetidores. A camada física possui como principais funções: 1. Criar e finalizar as conexões nos meios de comunicação; 2. Participar ativamente nos processos onde os serviços de comunicação são compartilhados por vários usuários, citando como exemplo: o controle de fluxo e a resolução de contenção. 3. Executar a modulação dos bits, ou seja, esta camada deve converter as representações de dados digitais de equipamentos e os sinais equivalentes transmitidos por meios dos canais de comunicação. Estes são sinais que atuam no cabeamento físico, em fibras óticas e em links de rádio. Esta é a camada da super moto do 00 TUX O encapsulamento Quando os dados estão sendo tratados pelas camadas, os dados são incrementados por cabeçalhos provenientes dos protocolos na respectiva camada na qual atuam, esse processo é denominado encapsulamento, assim quando esses cabeçalhos são adicionados o conjunto resultante possui um nome adequado. Os dados vão passando de camada em camada, partindo da camada mais alta (Camada 7 Aplicação) até a camada mais baixa (Camada 1 Física), vão sendo adicionados cabeçalhos. Assim, esse conjunto (dados da camada superior+cabeçalho) é denominado Protocol Data Unit (PDU) Unidade de dados do protocolo). Logo, cada PDU possui um nome específico: 1. As camadas de 7 a 5 (Aplicação, Apresentação e Sessão) possuem suas PDU's denominadas dados, assim esta PDU possui os dados quase brutos; 2. Segmento é a PDU da Camada de Transporte (Quarta camada); 3. Pacote é a PDU da Camada de Rede (Terceira camada); 4. Quadro ou frame é a PDU da Camada enlace de dados (Segunda camada); 5. Bits é a PDU da camada Física (Primeira camada).

23 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP 23 O PDU e o encapsulamento no modelo OSI A transmissão de dados O PDU e o encapsulamento no modelo OSI Os dados chegam ao destino 3.3. O modelos OSI e TCP/IP Como e por que existe o TCP/IP? O Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD) necessitou de uma rede capaz de manter se funcional sob quaisquer condições, assim essa rede deveria ser transmitida nos meios de comunicação mais diversos, como micro ondas, fibras ópticas, fios de cobre, links de satélites. Este problema O desafio: Transmitir nos mais variados meios extremamente difícil originou a criação do modelo físicos TCP/IP. Ao contrário das tecnologias de rede proprietárias, o TCP/IP foi projetado como um padrão aberto. Logo, pesquisadores de todo o mundo poderiam utilizar o TCP/IP sem precisar pagar direitos autorias e royalties. Logicamente TCP/IP foi adotado como um padrão.

24 24 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP Magnun Leno (Administrador do portal de notícias e educacional under linux.org) afirma O modelo OSI de 7 camadas foi enxuto e resumido nas camadas do TCP/IP. Cada camada do OSI tem seu "relativo" no TCI/IP, relativo pois não são idênticos, cada um utiliza uma gama de protocolos diferentes, porém todos tem a mesma finalidade. Ainda hoje há este debate de como mapear o modelo TCP/IP dentro do modelo OSI. Uma vez que os modelos TCP/IP e OSI não combinam exatamente, não existe uma resposta correta para esta questão. O modelo TCP/IP considera como uma única camada as três camadas superiores do modelo OSI (Aplicação, Apresentação e Sessão). A Camada de Sessão do TCP/IP é bastante leve, ela apenas abre e fecha as conexões, além de suportar os números de portas às aplicações. Os modelos OSI e TCP/IP 3.4. A arquitetura do TCP/IP Estudaremos uma alternativa ao modelo TCP/IP tradicional de 4 camadas, com algumas adições, formando o modelo Híbrido, pois este une a didática de um lado e a utilização prática da internet do outro. A pilha do TCP/IP tradicional é composta por quatro camadas (Aplicação, Transporte, Internet e Interface Física de Rede), estas quatro compõem o modelo TCP/IP. Já o modelo híbrido, abrange cinco camadas (Aplicação, Transporte, Rede, Enlace de dados e Física), este representa uma alternativa prática ao modelo OSI que nunca Modelos TCP/IP de 4 camadas e o híbrido de 5 camadas chegou a ser implementado inteiramente Camada de Aplicação no modelo Híbrido A primeira camada (Aplicação) provê os recursos e serviços diretamente fornecidos pela Internet. Assim, nesta camada atuam protocolos como, HTTP, DNS, DHCP, MSN Messenger e outros. Implementa se esta camadas apenas por aplicativos.sua principal funcionalidade é garantir uma padronização ao modo que os programas conversem entre si, convencionando regras a serem obedecidas pelos softwares que implementam tais serviços. Aplicativos para bate-papo

25 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP Camada de Transporte no modelo Híbrido A segunda camada garante as comunicação fim a fim, ou seja, ela realiza conexões virtuais entre origem e destino. O TCP e o UDP são os protocolos mais conhecidos desta camada. A Camada de Transporte implementa o endereçamento de portas, onde cada serviço ou recurso proveniente da Camada de Aplicação é associado a um endereço de porta. Logo, a Camada de Transporte é a responsável pelas conexões entre as portas de origem e destino. O Transmission Control Protocol (TCP) Protocolo de Controle de Transmissão reponde por uma comunicação confiável, ou seja, ele provê a transmissão dos dados ao destino, utilizando pacotes ACK para confirmar a entrega segura, dentre outros métodos. Assim, este protocolo entrega os dados em sequência, sem duplicação ou perdas, e livres de erro. Caso ocorra perda de pacotes, o TCP retransmite os dados. O TCP é utilizado em programas e aplicações que exigem a entrega segura de pacotes, ordenadamente e livre de erros, por exemplo, aplicações que acessam home pages WEB. Imagine acessar um site bancário e perder informações de sua conta? Algo imprensável. Videoconferência - Uma das grandes aplicações do UDP pacotes. O User Datagram Protocol (UDP) Protocolo de Datagramas do Usuário é um tecnologia não orientada a conexão e desde modo não confiável, pois ele não garante que os pacotes transmitidos e recebidos estão corretos, uma vez que este protocolo não possui diretrizes para evitar erros, nem para controle de fluxo e nem evitar o congestionamento dos O UDP é recomendado para situações que priorizem uma maior velocidade ao invés da garantia entregar os pacotes de forma correta e livres de erros, pois este protocolo dispensa confirmações de segurança em transmissões/entrega dos pacotes tornam o UDP um protocolo leve.

26 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP Camada de Redes no modelo Híbrido A Camada de Redes é a responsável pelo transporte dos pacotes do dispositivo fonte até a máquina destino. Essa função é realizada por dispositivos de rede denominados roteadores, que serão estudados mais a fundo no próximo capítulo. Por hora, devemos saber que os roteadores são capazes de escolher a melhor rota ou o melhor caminho para os pacotes serem encaminhados da origem para o destino, pois eles descobrem onde estão localizados os endereços na rede, tanto em redes locais como remotas. Roteadores e o roteamento entre redes Os roteadores atuam conjuntamente com protocolos roteáveis, que são protocolos que possuem o endereçamento dos dispositivos origem e destino dos pacotes, como exemplos de protocolos roteáveis tem se o Internetwork Packet Exchange (IPX), o AppleTalk e o principal deles e super utilizados graças a Internet o Internet Protocol (IP ). Na Camada de rede os segmentos recebidos da Camada de Transporte são agrupados em datagramas Camada de Enlace de Dados no modelo Híbrido Esta é a camada que permite o acesso aos meios de comunicação. Assim, estando logo acima da Camada Física (transmissão e recebimento bits) possui uma tecnologia denominada Cyclic Redundancy Checksum (CRC) Checagem Cíclica de Redundância, que corrige erros. Controla o fluxo de bits entre emissor e receptor Ela controla o fluxo de bits, assim o destino dos dados receberá estes a uma velocidade com a qual possa trabalhar adequadamente. A camada de Enlace engloba as topologias de rede e atuam nesta camada dispositivos com: Switches, placas de rede e pontes.

27 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP 27 Denomina se quadros, os pacotes de dados na Camada de Enlace, nessa camada são denominados quadros Camada Física no modelo Híbrido Em redes de comunicação as informações trafegam por uma ampla variedade de tipos de meios físicos, logo estes meios podem ser cabos feitos de cobre (transmitem por pulsos elétricos), fibras óticas (utilizam luz), ou as mais variadas tecnologias de comunicações sem fio (infravermelho, ondas de rádio, etc). A camada Física é a responsável por converter os quadros recebidas da camada acima e realiza a transmissão de acordo com as especificações adequada para o meio de transmissão utilizado. IMPORTANTE A camada de rede garante a transmissão das informações através da estrutura física da rede, ela não possui nenhum meio de garantir a segurança ou mesmo a integridade do que é transmitido. Por isso, usa se o modelo em camadas, as outras camadas não precisam se preocupar com a transmissão através do meio físicos, apenas a Camada física se preocupa com isso Exercícios de Fixação 1. Na sua opinião por que é importante estudar o modelo de referência OSI? 2. Quais motivos geraram o desenvolvimento de um modelo de referência OSI? 3. Cite algumas vantagens ao adotar o modelo de referência OSI. 4. Como as camadas se relacionam entre si no OSI? 5. Escolha três camadas do modelo OSI e explique com suas palavras as funções executas por estas camadas? 6. O que é encapsulamento? 7. Qual o problema que motivou o desenvolvimento do projeto que iria se tornar o TCP/IP? 8. Quais as quatro camadas do modelo TCP/IP original? 9. Quais as cinco camadas do modelo TCP/IP híbrido? 10. Descreva com suas palavras o papel de cada uma das cinco no modelo TCP/IP híbrido. 11. Escreva a principal função realizada pela camada de transporte do modelo TCP/IP híbrido. 12. Diferencie os protocolos UDP e TCP. 13. Descreva as funções realizadas pela camada de rede no TCP/IP híbrido. 14. Quais as funções realizadas pela camada de enlace no modelo TCP/IP híbrido? 15. O que faz a camada física no modelo TCP/IP híbrido?

28 Redes de Computadores: As arquiteturas OSI e TCP/IP Fontes: Magnun Leno linux.org/b313 curso de redes modelos iso osi e tcp ip linux.org/b691 curso de redes camada de transporte parte 4 Carlos E. Morimoto iniciantes/ Aldeia Numaboa osi Achei meio complicado entender essas camadas. Mas me ajudou a entender sobre Internet. Isso mesmo, pequeno e Tux, agora você irá aprender como funcionam os dispositivos de rede e entenderá como as camadas do OSI e TCP/IP ajudam a compreender esses dispositivos. Wikipédia, a enciclopédia livre Wikiversidade a universidade livre rotocolos_da_internet

29 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação 29 Capítulo 4. Ethernet e os dispositivos de comunicação 4.1. Ethernet Ethernet é a tecnologia adotada para as transmissões em redes locais, ela transmite pacotes em rede. Assim, a ethernet estipula quais as especificações técnicas para a camada Física, além dos formatos dos pacotes adotados pelos protocolos atuantes na Camada de Enlace do modelo OSI. HUB Fast Ethernet Antigamente outras tecnologias eram grandes concorrentes da Ethernet como FDDI, Token Ring e ARCNET, mas ela tornou se tão popular e difundida que se passou a ser quase um padrão de mercado. Dessa forma, existe no mercado: cabos, placas de rede, switches, repetidores, hubs e dispositivos. Comunicação em rede adotam a tecnologia ethernet para as comunicações de dados. Como a grande totalidade das tecnologias em TI, a Ethernet também evolui, então existem novas tecnologias, como: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e 10 Gigabit Ethernet. Placa de rede Ethernet 4.2. Os dispositivos (Ativos e Passivos) As redes de computadores sejam: LAN s, MAN's, WAN's, PAN's são concebidas para garantir aos clientes acesso aos mais variados serviços e compartilha uma ampla gama de recursos, como: impressoras, scanners, softwares, e demais informações com simplicidade e eficiência. Estas redes utilizam dispositivos para permitir que as transmissões/recepções ocorram. Assim, os componentes são divididos em dois grupos: Passivos Garantem o transporte através do meio físico (como exemplos temos: antenas, cabos, demais acessórios para cabeamento e tubulações). São denominados passivos pois não necessitam de uma alimentação elétrica e não realizam nenhum Componentes passivos trabalho mais aprimorado. Ativos São responsáveis pelas comunicações realizadas pelos mais variados dispositivos atuantes na rede, como servidores, estações, etc. São componentes ativos os hubs, repetidores, as pontes, os switches, os roteadores, etc. Eles necessitam de alimentação Componentes ativos elétrica e realizam atividades um pouco mais complexas na maioria das vezes.

30 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação 30 Assim, esse conjunto formado por componentes passivos e ativos é que possibilita as comunicações realizada pelas redes, sejam estas: LAN s, MAN's, WAN's, PAN's. Logo, este deve adotar uma tecnologia em comum, como a Ethernet, de modo a possibilitar comunicações na rede Repetidores O Repetidor é um equipamento utilizado para interligação de redes idênticas, pois eles amplificam e regeneram eletricamente os sinais transmitidos no meio físico. O repetidor em redes idênticas Os repetidores atuam na camada física (Modelo OSI), assim recebem os sinais das transmissões de cada rede que interligam para retransmiti los nas outras redes. Lembrando que repetidores não executam nenhum tipo de tratamento sobre as informações retransmitidas por eles. Como recomendação evita se utilizar esses componentes ativos em LAN's, porque eles degeneram o sinal no domínio digital e provocam problemas de sincronismo entre as interfaces de rede. Repetidores atuam na Camada Física Repetidos Wireless Em redes wireless, os repetidores (também chamados de "expanders", ou expansores) atuam como intermediários entre o ponto de acesso principal e os clientes, assim estes retransmitem os sinais de comunicação. O conceito é bem simples, eles permitem melhorar a cobertura em pontos cegos da rede, favorecendo o sinal que chega até os clientes, ou para superar obstáculos (posicionar o repetidor em Repetidor wireless permite uma posição em que ele tenha uma trajetória com o gerador de que o sinal faça a curva sinais principal muitas vezes um Access Point e também com o cliente, permitindo assim que o sinal "faça a curva", evitando obstáculos). Repetidor como um expansor de sinal

31 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação 31 Desse modo, usar repetidores permite aumentar o alcance das transmissões, que muitas vezes utilizam as mais variadas tecnologias em ondas de rádio, como redes wireless, wimax e mesmo a conhecida telefonia celular de nosso dia a dia. Uma vez configurados, os repetidores precisam ser apenas alimentados por energia elétrica. Pode se também supri los com energia solar, combinando placas solares com baterias e inversores, de modo a conseguir repetidores completamente autônomos Hubs Hubs são dispositivos ativos que concentram a ligação entre diversos computadores que compõem as LAN's, estes eram muito utilizados no começo das redes de computadores, agora estão em quase desuso. São também conhecidos genericamente como concentradores; os hubs são equipamentos de rede muito fáceis de instalar e gerenciar. Hub de 4 portas Os Hubs são dispositivos que trabalham na Camada Física (primeira camada) do modelo OSI, pois eles geram novamente o sinal e o retransmitem para todas as suas portas. Hubs são elementos de conexão que atuam como repetidores, assim concentram as conexões físicas nas LAN's. Lembrando que, em redes Ethernet, cada computador da rede é ligada a uma das portas do hub por meio de cabos pares trançados. Hubs trabalham com sinais e na Camada Física Antigamente entre as vantagens na utilização dos hubs podia se citar a criação de um ponto de conexão central para os cabos na rede, assim era facilitada: a instalação e manutenção dos pontos de rede, o aumento da confiabilidade da rede, pois Hub em funcionamento permitia que defeitos acontecessem num único cabo ou apenas afetasse a máquina conectada ao cabo defeituoso. A falha afeta apenas um Computador Diferentemente da já estudada topologia em barra onde, se houver uma falha no cabo, pode paralisar toda a rede. Embora a topologia física de uma rede que utiliza HUBs seja em estrela, já a lógica assemelhar se a topologia em barramento, pois as máquinas em rede não são identificadas e todas recebem o tráfico toda vez que algum computador transmite.

32 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação Interligando Hubs Grande parte dos modelos de hubs permitem ser interligados com outros hubs de duas maneiras: empilhamento e cascateamento. Cascateamento permite que hubs sejam interligados hierarquicamente. Assim, em configurações com mais de dois dispositivos deve se dividi los em hubs terminais (denominados HHub Header Hub) que ficam nos extremos do conjunto, como os hubs intermediários (chamados de IHubs Intermediary Hubs). No cascateamento a interligação é realizada por meio de uma das portas do HUB com outras portas de outros dispositivos de equipamento, sendo a velocidade de transmissão limitada à velocidade da porta. As regras para o cascateamento dependem das especificações dos dispositivos, porque neste tipo de ligação, à medida que vai se "cacasteando", ou seja, conectando mais e mais hubs, o desempenho da rede tente a diminuir. Normalmente utilizam se portas específicas para este fim, chamadas Up Link. Essas portas utilizam cabeamento comum, dispensando a utilização de cabo O cascateamento - no dispositivo abaixo a cross over. Convém observar que em alguns modelos é porta 1 é a UP-LINK necessária a ativação desta porta especial, logo é necessário ler o manual do fabricante. Cascatear hubs é barato e prático, porém ocupa portas que poderiam ser usadas para conectar outros dispositivos na LAN. Para obter a quantidade de portas disponíveis para cascatear hubs utiliza se a expressão: 2n 2, com n representando o número de hubs usados no cascateamento. Já no empilhamento, a interligação ocorre através de uma porta específica para Porta Up Link em detalhes empilhamento (conhecida por stack) e cada fabricante possui um tipo de interface própria, a qual possui velocidade de transmissão maior que a velocidade das portas de conexão. Hubs assim empilhados tornam se um único dispositivo. LEMBRE SE O empilhamento é mais eficiente do que o cascateamento porque não ocupa as portas, aumentando com isso a quantidade de portas disponíveis para os equipamentos da rede. Pode se empilhar vários hubs, contudo deve se analisar as observações e limitações de cada modelo.

33 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação Placas de redes e o endereço MAC Placas de rede são tipos de placas de expansão que permitem aos dispositivos executar comunicações em redes, estas são conhecidas como adaptadores de rede ou Placa de rede para comunicações sem fio Network Interface Card (NIC). Placa de rede Ethernet As placas de rede são dispositivos capazes de realizar comunicações entre servidores, estações e demais dispositivos. A grande maioria das placas de rede utiliza ou são compatíveis com a Ethernet. Existe no mercado uma grande variedade de placas de rede com diferentes taxas de transmissão e tecnologias implementadas nestas, sendo muitas placas para redes sem fio, conhecidas por Wireless Network Interface Card (WNIC) O endereço MAC O que diferencia uma placa de rede Ethernet de outra? Estudamos que na topologia em estrela, ao contrário da topologia em barra, todos o dados são transmitidos para todas as estações na barra; uma estação somente recebe as transmissões destinadas a esta estação, ela não precisa receber os dados de outras estações e descarta dados que não são para ela. Então como isso é feito? A resposta para na camada de enlace do essas perguntas chama se endereço Media O endereço MAC é implementado modelo OSI. Access Control (MAC). Denomina se MAC um endereço físico de 48 bits, presentes em toda e qualquer placa de rede, seja placa de expansão, cartão de notebook/laptop, placa sem fio, etc. O MAC é implementado na Camada Enlace da dados ao Modelo OSI. Exemplo de endereço MAC: 0D:22:5E:AF:21:03 No endereço MAC a identificação do fabricante cabe aos três primeiros octetos (no exemplo 0D:22:53), já os últimos três octetos são implementados pelos fabricantes de placas de rede. O MAC, assim como nossas impressões digitais, é teoricamente um endereço único, desde modo não deve Endereços MAC são registrados nas placas existir duas ou mias placas de rede com o mesmo MAC. de rede Para visualizar o endereço MAC no LINUX basta digitar ifconfig em algum terminal.

34 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação Pontes (bridges) As bridges (pontes) são dispositivos ativos utilizados para permitem interconectar dois segmentos de rede, assim estes dois passam a formar uma mesma rede. Antigamente existia o cabeamento com cabo coaxial, ou par trançado com hubs, assim o uso de pontes dividia a rede em segmentos menores, reduzindo o volume de colisões e melhorando o desempenho da rede. Uma ponte trabalha na Camada de Pontes atuam na camada de Enlace do modelo OSI Enlace do modelo OSI, pois elas trabalham com os endereços MAC da placa de rede (máquina que transmite) e o MAC da máquina destino, de modo a encaminhar apenas as comunicações necessárias de um segmento a outro. Atualmente isso é feito por switches, mas quando se usava apenas hubs, as pontes eram muito utilizadas para evitar colisões e melhorar a performance das redes, pois, ao invés de ligar um hub diretamente a outro, o que aumentava as colisões, conectavasse um hub a outro por meio de uma ponte. Imaginem as colisões e perda de desempenho: o PC A transmite para o C (usam hub) todos na rede recebem a transmissão, incluindo o servidor M. Utilizava-se pontes para ligar um hub em outros, menos colisões. Outra utilidade dos bridges é unificar segmentos de rede baseados em mídias diferentes. Antigamente, quando ainda estava AP - uma ponte entre duas redes diferente ( sem fio e a acontecendo a transição das redes com cabos cabeda) coaxiais para as redes de par trançado era muito comum o uso de pontes para interligar uma rede (cabeamento coaxial) na outra (cabo par trançado com hub) e o usuário nem se preocupava com isso. Atualmente as pontes mais utilizadas são os access point wireless, pois interligam duas rede diferentes (uma rede cabeada e uma rede sem fio, criando uma só rede).

35 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação Switches Definição e funcionamento Switch é um dispositivo ativo capaz de filtrar e encaminhar os pacotes entre as máquinas conectadas em suas portas. Este dispositivo também é conhecido por comutador, atuando na Camada de Enlace do Modelo OSI. Lembrando que switches são utilizados na topologia em estrela. Lembram daqueles desenho animados onde um personagem liga para alguém, e antes disso atende uma mulher (chamada telefonista) que, sentada de frente a um painel tendo uma mesa com vários pontos de telefones, assim o personagem dizia o numero de quem desejava falar e a telefonista conectava (comutava) os dois telefones e ambos podiam conversar. Claro que no desenho animado muitas vezes a pobre telefonista era alvo das brincadeiras dos personagens. Os switches operam de modo semelhante a essa telefonista. Os switches analisam e encaminham os pacotes da máquina origem (analisa o MAC da placa de rede do computador origem) para o destino (analisa o MAC da placa de rede do computador O switch trabalha na camada de Enlace de Dados destino). Isso é possível graças ao fato do switch atuar na segunda Camada do OSI (Enlace de dados). Assim, uma das grandes diferenças entre um hub e um switch deve se ao fato que os hubs retransmitem todas as transmissões que recebem por qualquer uma de portas para todas as outras portas, daí apenas uma maquina conseguirá transmitir por vez. Os switches são capazes de implementar canais de comunicação exclusivos entre o computador, que envia os pacotes dados, e a máquina, destino dessas transmissões, assim inúmeros computadores ficam transmitindo e recebendo dados ao Switches transmitem os pacotes apenas para as estações destino mesmo tempo. Desde modo a performance da rede melhora bastante Tipos de Switches Atualmente quase não mais se utiliza hubs, eles são encontrados apenas em redes antigas, pois está disponível a venda produtos denominados "hub switches", que são tipos de switches mais baratos. Outra opção é o denominado switch "verdadeiro", que são modelos aptos a gerenciar um número maior de portas que as disponíveis nos "hub switches" que são mais simples.

36 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação 36 Switches "verdadeiros" e "hub switches" operam no nível na segunda camada do OSI. Então, quais as diferenças entre ambos? Eles diferem nas capacidades de gerenciamento e no número de portas disponíveis, assim enquanto os "hub switches" possuem nenhum ou pouco gerenciamento além de um número reduzido de portas, os switches "verdadeiros" são dotados de interfaces para facilitar o gerenciamento, pois Graças ao canais de comunicação gerenciados pleos Switches muitas vezes podem ser acessados vários pares de máquinas podem se comunicar ao mesmo tempo utilizando navegadores web. Atualmente é cada vez mais comum as empresas fabricantes desses produtos incorporarem características de produtos diversos num único produto, pois a concorrência no setor de dispositivo de rede é muito acirrada; essas empresas buscam conquistar cada vez mais clientes. Desde modo, pode se comprar um dispositivo que possui as características de dois ou mais equipamentos incorporados, esses produtos muitas vezes possuem uma pequena elevação no seu preço, assim é muito vantajoso para os clientes adquiri los. Seguindo essa tendência, pode se encontrar no mercado dispositivos como os denominados "level 3 switches", um tipo de switch que executa algumas operações realizadas por roteadores. Dois switches verdadeiros interconectados Roteadores Um roteador (router ) é um dispositivo de rede ativo utilizado para interligar redes diferentes. São capazes de escolher a melhor rota por onde os pacotes serão enviados de uma rede à outra. Roteadores interligam redes diferentes e selecionam as melhores rotas (caminho mais rápido e/ou menos congestionado) para as transmissões. O roteador trabalha na Camada de Rede do modelo OSI. Eles trabalham na Camada de Rede do modelo OSI, assim lidam com o protocolo IP ao invés do MAC.

37 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação Os roteadores permitem a interligação de redes diferentes, mesmo em países ou continentes diferentes. Vocês devem ter percebido que se não fossem os roteadores a Internet como conhecemos hoje, não seria possível. Roteadores são dispositivos que variam desde PC's comuns que possuem duas ou mais placas de rede com um software que transforma esse simples PC num roteador, passando por modems para redes usuários domésticos, até dispositivos com uma super capacidade de gerenciamento responsáveis por milhares de links com banda larga. 37 O roteamento PC com duas placas de rede e operando como um roteador entre a LAN e a Internet Exercícios de Fixação O que Ethernet? O que são componentes de rede ativos e passivos? O que é o repetidor? Em qual camada do modelo OSI o repetidor trabalha? Explique sua resposta. Quando se utiliza repetidores wireless? Defina o que são hubs? Explique o funcionamento do hub. Uma rede composta por vários computadores ligados a um hub possui uma topologia lógica em estrela ou barramento? Explique sua resposta. 9. Diferencie interligação de hubs por cascateamento de interligação de hubs por empilhamento. 10. O que é o endereço MAC? 11. O que são pontes? Explique em qual camada do modelo OSI as pontes atuam. 12. O que são switches? Em qual camada do modelo OSI os switches atuam? 13. Como o switch trabalha? 14 O que são roteadores?

38 Redes de Computadores: Ethernet e os dispositivos de comunicação Em qual camada do modelo OSI o roteador trabalha? Como isso interage com o funcionamento deste? Exercícios práticos Atividade 1 Crie uma rede local na qual um ou mais hubs ligam os computadores. Atividade 2 Crie uma LAN na qual um switch ou mais interliga os PC's. Atividade 3 Interconecte as duas redes nas atividades 1 e 2 por meio de um roteador e adicione mais um roteador ligando à Internet Fontes: Emerson Alecrim InfoWester José Maurício Santos Pinheiro José Maurício Santos Pinheiro José Maurício Santos Pinheiro Carlos E. Morimoto alcance wireless/pagina7.html Carlos E. Morimoto switches bridges roteadores/ Aldeia Nunaboa arquiteturas?showall=1 Wikipédia, a enciclopédia livre Wikimedia Commons accesspoint.jpg Open University's OpenLearn website

39 Redes de Computadores: Meios de Transmissão Agora e Tux você já sabe como funcionam os dispositivos de rede, assim pode dimensionar uma rede de modo a escolher quais dispositivos essa rede teria. 39 Mas professor TUX CIÇO, e quanto aos cabos? Não aprendemos que é preciso algum meio para ligar os PC's em rede? Isso nós estudaremos agora. Iremos conhecer os principais tipos de cabos e as tecnologias de rede sem fio mais utilizadas. Capítulo 5. Meios de transmissão Graças ao grande crescimento das redes de computadores e a incorporação de novas mídias, como voz, telefonia, multimídia, games, dentre outros fez aumentar a obrigatoriedade em adotar padrões para estruturar as estruturas de cabeamento. Assim, foram surgindo as especificações, estas abrangem inúmeras categorias de cabos e são tão variadas quanto as que evitam incêndio, passando por redes industriais até redes domésticas Tipos de Cabos Cabo Coaxial O cabo coaxial é um tipo de cabo condutor usado para transmitir sinais. Este tipo de cabo é constituído por diversas camadas concêntricas de condutores e isolantes, daí o nome coaxial. O cabo coaxial é constituído por um fio de cobre condutor revestido por um material isolante e rodeado duma blindagem. Este meio permite transmissões até frequências muito elevadas e isto para longas Placa de rede com conexão para cabo distâncias. coaxial Os cabos coaxiais geralmente são usados em múltiplas aplicações desde áudio até as linhas de transmissão de frequências da ordem dos gigahertz. A velocidade de transmissão é bastante elevada devido a tolerância aos ruídos, graças à malha de proteção desses cabos. Os cabos coaxiais são usados em diferentes aplicações: ligações de áudio, ligações de rede de computadores e ligações de sinais radio frequência de rádio A: revestimento de plástico e TV (Transmissores/receptores). B: tela de cobre C: isolador diaelétrico interno D: núcleo de cobre

40 Redes de Computadores: Meios de Transmissão Cabo de par trançado Era muito comum encontrar rede de computadores usando cabo coaxial na década de 90, pois este tipo de cabo era mais fácil de ser instalado, já que o cabo coaxial era semelhante ao cabo de antena de televisão e poderia ser instalado em qualquer local sem problemas de interferências. Com o avanço das redes de computadores, aumentando sua taxa de transferência, o cabo coaxial começou a ser substituído pelo cabo par trançado. As principais vantagens de uso do cabo par trançado são: uma maior taxa de transferência de arquivos, o baixo custo do cabo e da manutenção de rede. Cabeamento e switches O cabeamento por par trançado (Twisted pair) é um tipo de cabo que tem um feixe de dois fios, no qual eles são entrançados um ao redor do outro para cancelar as interferências eletromagnéticas de fontes externas e interferências mútuas (linha cruzada ou, em inglês, crosstalk) entre cabos vizinhos. Os dois de cabos par trançado mais utilizados são: 1. Unshielded Twisted Pair (UTP) ou Par Trançado sem Blindagem: é o mais usado atualmente tanto em redes domésticas quanto em grandes redes industriais devido ao fácil manuseio e instalação; é o mais barato para distâncias de até 100 metros. Sua estrutura é de quatro pares de fios entrelaçados e revestidos por uma capa de PVC. Pela falta de blindagem este tipo de cabo não é recomendado ser instalado próximo à equipamentos que Cabo sem blindagem (UTP) possam gerar campos magnéticos (fios de rede elétrica, motores, inversores de frequência) e também não podem ficar em ambientes com umidade; 2. Shield Twisted Pair (STP) ou Par Trançado Blindado (cabo com blindagem): é semelhante ao UTP, a diferença é que possui uma blindagem feita com a malha metálica. É recomendado para ambientes com interferência Cabo com blindagem (STP) eletromagnética acentuada. Por causa de sua blindagem possui um custo mais elevado. Caso o ambiente possua umidade, grande interferência eletromagnética, distâncias acima de 100 metros, ou seja exposto ao sol ainda é aconselhável o uso de cabos de fibra ótica. Os cabos UTP foram padronizados pelas normas da EIA/TIA 568 B e são divididos em 8 categorias, levando em conta o nível de segurança e a bitola do fio, onde os números maiores indicam fios com diâmetros menores. Veja a seguir o resumo simplificado dos cabos UTP que são mais utilizados:

41 Redes de Computadores: Meios de Transmissão 41 Categoria do cabo 5 (CAT5): usado em redes fast ethernet. (CAT5 não é mais recomendado pela TIA/EIA). Categoria do cabo 5e (CAT5e): é uma melhoria da categoria 5 e foi desenvolvida graças à revisão da norma EIA/TIA 568 B. (CAT5e é recomendado pela norma EIA/TIA 568 B). Categoria do cabo 6 (CAT6): definido pela norma ANSI EIA/TIA 568 B 2.1. Adequada para redes gigabit ethernet. (CAT6 é recomendado pela norma EIA/TIA 568 B). Note a categoria (CAT5) escrita no cabo Categoria: CAT 6a: é uma melhoria dos cabos CAT6. O a de CAT6a significa augmented (ampliado). Os cabos dessa categoria podem ter até 55 metros, no caso da rede ser de Mbps, caso contrário podem ter até 100 metros. Categoria 7 (CAT7): foi criado para permitir a criação de rede 10 gigabit Ethernet de 100m usando fio de cobre (apesar de que atualmente esse tipo de rede esteja sendo usado pela rede CAT6) A crimpagem de cabos Alicate de crimpagem Para a montagem (ou crimpagem) de cabos par trançado deve ser ter: alicate de crimpagem, conectores RJ 45 e cabo UTP ou STP (tamanho variável de acordo com a necessidade). O alicate de crimpagem é usado para prender as pontas do cabo aos conectores RJ 45. Estes, por sua vez, são Conector RJ 45 conectados à placa de rede do computador ou ao hub/switch Utilizar cabo crossover ou direto? Quando o objetivo for interligar dois computadores, não existirá necessidade de utilizar dispositivos como hubs ou switches, já que se pode ligar uma máquina à outra diretamente. Neste caso, o cabo do tipo "crossover" (cruzado ou Para ligar um computador em outro computador deve-se utilizar um cabo crossover. invertido) deve ser utilizado. Por outro lado, quando três ou mais computadores devem ser interligados, um switch deve ser utilizado. Deve se criar um cabo para cada computador e conectá los ao switch. No entanto, o cabo tipo crossover não serve para esse propósito, devendo ser utilizado o cabo do tipo "direto", também conhecido como "patch cable". Em resumo, para ligar computador a computador, usa se cabo crossover. Para ligar computador a hub, usa se cabo direto. A diferença entre eles é que o cabo crossover tem a

42 Redes de Computadores: Meios de Transmissão 42 disposição de seus fios de maneira diferente em uma ponta em relação à outra, enquanto que o cabo direto tem a disposição dos fios iguais em cada extremidade Padrões T568A e T568B A norma EIA/TIA 568 B prevê duas montagens para os cabos, denominadas T568A e T568B. A montagem T568A usa a sequência branco e verde, verde, branco e laranja, azul, branco e azul, laranja, branco e castanho, castanho. Já a montagem T568B, usa a sequência branco e laranja, laranja, branco e verde, azul, branco e azul, verde, branco e castanho, castanho. Norma EIA/TIA 568A Norma EIA/TIA 568B As duas montagens são totalmente equivalentes em termos de desempenho, cabendo ao montador escolher uma delas como padrão para sua instalação. É boa prática que todos os cabos dentro de uma instalação sigam o mesmo padrão de montagem. Um cabo cujas duas pontas usam a mesma montagem é denominado Direto (cabo), já um cabo em que cada ponta é usada uma das montagens é denominado Crossover. Existem cabos com diferentes representações destes códigos de cores. O fio com a cor branca pode ser a cor mais clara (verde claro, azul claro, laranja claro, castanho claro); Fio branco com uma lista de cor; Fio completamente branco. Neste caso é necessário ter atenção aos cabos que estão entrelaçados; Fio dourado representando o fio "branco e castanho". Passo a passo para a montagem do Cabo Par Trançado CAT5e: 1. Corta se o cabo de conexão horizontal (para ligar da tomada para o computador) no comprimento desejado (geralmente o cabo deve ter 1,5m).

43 Redes de Computadores: Meios de Transmissão Em cada ponta, com a lâmina do alicate crimpador retira se a capa de isolamento azul com um comprimento aproximado de 2 cm. 3. Prepare os oito pequenos fios para serem inseridos dentro do conector RJ45, obedecendo a sequência de cores desejada (T568A ou T568B. 4. Após ajustar os fios na posição, corta se as pontas dos mesmos com um alicate ou com a lâmina do próprio crimpador para que todos fiquem no mesmo alinhamento e sem rebarbas, para que não ofereçam dificuldades na inserção no conector RJ Segure firmemente as pontas dos fios e os insira cuidadosamente dentro do conector, observando que os fios fiquem bem posicionados. A crimpagem do cabo 6. Examine o cabo percebendo que as cabeças dos fios entraram totalmente no conector RJ45. Caso algum fio ainda não esteja alinhado refaça o item 4 para realinhar. 7. Insira o conector já com os fios colocados dentro do alicate crimpador e pressione até o final. 8. Após a crimpagem dos dois lados, use um testador de cabos para certificar se que os 8 fios estão funcionando bem Wireless O que é uma rede wireless? Uma rede sem fio se refere a uma rede de computadores sem a necessidade do uso de cabos sejam eles telefônicos, coaxiais ou ópticos por meio de equipamentos que usam radiofrequência (comunicação via ondas de rádio) ou comunicação via infravermelho, como em dispositivos compatíveis com IrDA. O uso da tecnologia vai desde transceptores de rádio, como walkie talkies até satélites artificiais no espaço. Seu uso mais comum é em redes de computadores, Access Point numa rede WIRELESS. servindo como meio de acesso à Internet através de locais remotos como um escritório, um bar, um aeroporto, um parque, ou até mesmo em casa, etc. Numa rede wireless, o switch é substituído pelo ponto de acesso (access point em inglês, comumente abreviado como "AP" ou "WAP", de "wireless access point"), que tem a mesma função central que o switch desempenha nas redes com fios: retransmitir os pacotes de dados, de forma que todos os micros da rede os recebam.

44 Redes de Computadores: Meios de Transmissão 44 Roteador Wireless com portas LAN e uma porta WAN. A topologia é semelhante à das redes de par trançado, com o switch central substituído pelo ponto de acesso. A diferença é que são usados transmissores e antenas em vez de cabos. Os pontos de acesso possuem uma saída para serem conectados em um switch tradicional, permitindo que você "junte" os micros da rede cabeada com os que estão acessando através da rede wireless, formando uma única rede, o que é justamente a configuração mais comum. Pode se configura um switch para atender a rede cabeada, usando um cabo também para interligar o ponto de acesso à rede. O ponto de acesso serve apenas como a "última milha", levando o sinal da rede até os micros com placas wireless. Eles podem acessar os recursos da rede normalmente, acessar arquivos compartilhados, imprimir, O Access Point conectando um rede cabeada e a acessar a Internet, etc. rede sem fio atuando como uma ponte Nesse caso, o ponto de acesso atua como um bridge, transformando os dois segmentos em uma única rede e permitindo que eles se comuniquem de forma transparente aos usuários Tipos de redes Wireless Basicamente, existem dois tipos de redes móveis sem fio: as redes infra estruturadas e as redes ad hoc. Redes infra estruturadas São aquelas em que o Host Móvel (HM) está em contato direto com uma Estação de Suporte à Mobilidade (ESM), o nosso já conhecido Ponto de Acesso (AP), na rede fixa. A comunicação precisa passar pelo Access Point, mesmo que os equipamentos móveis estejam a uma distância em que poderiam, eventualmente, comunicar se diretamente. Neste caso, os nós móveis, mesmo próximos uns dos outros, estão impossibilitados de realizar qualquer tipo de comunicação direta. Uma rede infra-estruturada

45 45 Redes de Computadores: Meios de Transmissão Redes Ad Hoc Outro tipo importante de rede móvel é a rede ad hoc, onde os dispositivos são capazes de trocar informações diretamente entre si. Ao contrário do que ocorre em redes convencionais, não há pontos de acesso, ou seja, não existem estações de suporte à mobilidade (sem infra estrutura de conexão) e os nós dependem uns dos outros para manter a rede conectada. Por esse motivo, redes ad hoc são indicadas principalmente em situações onde não se pode, ou não faz sentido, instalar uma rede fixa. Rede Ad hoc Lembrando que as estações de uma rede ad hoc podem se mover arbitrariamente. Deste modo, a topologia da rede muda frequentemente e de forma imprevisível. Assim, a conectividade entre os nós móveis muda constantemente, requerendo uma permanente adaptação e reconfiguração de rotas A Tecnologia WI FI A tecnologia Wi Fi (ou simplesmente WiFi) permite a interconexão de computadores através de redes sem fio (wireless). A implementação desse tipo de rede está se tornando cada vez mais comum, não só nos ambientes domésticos e empresariais, mas também em locais públicos (bares, lanchonetes, shoppings, livrarias, aeroportos, etc) e em instituições acadêmicas. Roteador Wi-Fi Wi Fi é um conjunto de especificações para redes locais sem fio Wireless Local Area Network (WLAN), baseada no padrão IEEE O nome Wi Fi é tido como uma abreviatura do termo inglês "Wireless Fidelity", embora a Wi Fi Alliance, entidade responsável principalmente pelo licenciamento de produtos baseados na tecnologia, nunca tenha afirmado tal conclusão. É comum encontrar o nome Wi Fi escrito como WiFi, Wi fi ou até mesmo wifi. Todas essas denominações se referem à mesma tecnologia. Com a tecnologia Wi Fi, é possível implementar redes que conectam computadores e outros dispositivos compatíveis (telefones celulares, consoles de videogame, impressoras, etc) que estejam próximos geograficamente. A flexibilidade do Wi Fi é tão grande, que se tornou viável a implementação de redes que fazem uso dessa tecnologia nos mais variados lugares, principalmente pelo fato das vantagens citadas no parágrafo anterior resultarem em Redes Wifi são compatíveis com as especificações Ethernet diminuição de custos. Assim sendo, é

46 46 Redes de Computadores: Meios de Transmissão comum encontrar redes Wi Fi disponíveis em hotéis, aeroportos, rodoviárias, bares, restaurantes, shoppings, escolas, universidades, escritórios, hospitais, etc, que oferecem acesso à internet, muitas vezes de maneira gratuita. Para utilizar essas redes, basta ao usuário ter algum laptop, smartphone ou qualquer dispositivo compatível com Wi Fi. Para obter uma padronização das tecnologias sem fio algumas empresas uniram se para criar um grupo para lidar com essa questão e, assim, nasceu em 1999 a Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), que passou a se chamar Wi Fi Alliance, em Assim como acontece com outros consórcios de padronização de tecnologias, o número de empresas que se associam à Wi Fi Alliance aumenta constantemente. A WICA passou a trabalhar com as especificações que são compatíveis com a tecnologia Ethernet. Assim, o que muda de um padrão para o outro são suas características de conexão: um tipo funciona com cabos, o outro, por radiofrequência. A vantagem disso é que não é necessária a criação de nenhum protocolo específico para a comunicação de redes sem fio baseada nessa tecnologia. Além disso, é possível ter redes que utilizam ambos os padrões. Adaptadores, Access Point e Roteadores Wi Fi Para que um determinado produto receba um selo com essa marca, é necessário que ele seja avaliado e certificado pela Wi Fi Alliance. Essa é uma forma de garantir ao usuário que todos os produtos com o selo Wi Fi Certified seguem normas de funcionalidade que garantem a interoperabilidade entre si. Comunicação Wi-Fi entre câmera digital e impressora. Todavia, isso não significa que dispositivos que não ostentam o selo não funcionam com dispositivos que o tenham (mas, é preferível optar or produtos certificados para diminuir o risco de problemas). Assim sendo e considerando que toda a base do Wi Fi está no padrão O padrão estabelece normas para a criação e para o uso de redes sem fio. A transmissão dessa rede é feita por sinais de radiofrequência, que se propagam pelo ar e podem cobrir áreas na casa das centenas de metros. Como existem inúmeros serviços que podem utilizar sinais de rádio, é necessário que cada um opere de acordo com as exigências estabelecidas pelo governo de cada país. Essa Celular é uma maneira de evitar problemas, especialmente interferências. Adaptador USB Wi-Fi WiFi As redes Wi Fi são tão práticas que o seu uso não precisa ser feito apenas por PCs. Há até smartphones e consoles de videogames capazes de acessar tais redes. Se você comprar um notebook atual, certamente ele virá com um módulo Wi Fi.

47 Redes de Computadores: Meios de Transmissão 47 Assim, você poderá acessar as redes sem fio da sua empresa, da sua escola, de sua casa ou de qualquer outro lugar de acesso público. Mas, e se você precisar que um computador desktop sem dispositivo Wi Fi acesse uma determinada rede wireless? Para isso, basta instalar nele uma placa Wi Fi ou um adaptador USB Wi Fi. Access Point conectando a um roteador Por sua vez, os adaptadores USB Wi Fi utilizam, como o próprio nome indica, qualquer porta USB presente no computador. A vantagem desse tipo de dispositivo está no fato de não ser necessário abrir o computador para instalá lo e de poder removê lo facilmente de uma máquina para acoplá lo em outra. No entanto, como adaptadores USB geralmente são pequenos, sua antena é de tamanho reduzido, o que pode fazer com que o alcance seja menor que o de uma placa Wi Fi PCI ou PCI Express. Mas, isso não é regra, e tal condição pode depender do fabricante e do modelo do dispositivo. Nos ambientes domésticos e nos escritórios de porte pequeno, por exemplo, é comum encontrar dois tipos de aparelhos: os que são chamados simplesmente de access point e os roteadores wireless. Ambos são dispositivos parecidos, mas o access point apenas propaga dados de uma rede wireless, sendo muitas vezes usado como uma extensão de uma rede baseada em fios. O roteador wireless, por sua vez, é capaz de direcionar o tráfego da internet, isto é, de distribuir Roteador Wireless os dados da rede mundial de computadores entre todas as estações. Para que isso seja feito, geralmente liga se o dispositivo de recepção da internet (por exemplo, um modem ADSL) no roteador, e este faz a função de distribuir o acesso às estações. Se, no entanto, o usuário possui um modem que também faz roteamento, precisa apenas de um access point, pois o próprio modem se encarregará do compartilhamento do acesso à internet. Antes de comprar o seu equipamento wireless, seja para montar uma rede, seja para fazer com que um dispositivo acesse uma, é importante conhecer as características de cada aparelho para fazer a aquisição certa. Via de regra, deve se optar pelos equipamentos que possuem tecnologias mais recentes, mas também deve se considerar a relação custo benefício e os recursos oferecidos por cada dispositivo.

48 48 Redes de Computadores: Meios de Transmissão 5.5. O infravermelho Na década de 90, Hewlett Packard e outras empresas formaram o Infrared Data Association (IrDA) com o intuito de criar um padrão para transmissão sem fio, utilizando o espectro de infravermelho. Atualmente, graças aos esforços, este grupo cresceu e conta com vários membros no mundo inteiro. Para transmitir informações, os sistemas de comunicação em Dispositivo infravermelho infravermelho utilizam frequências muito altas, localizadas um pouco abaixo do espectro de luz visível. Comunicam se utilizando Light Emitting Diode (LED s) Diodo Emissor de Luz e suas transmissões podem ser full duplex (enviar e receber dados ao mesmo tempo) ou half duplex (enviar e receber dados, porém um por vez). Transmissões half-duplex Transmissões full-duplex Os dispositivos que utilizam o IrDA podem ter um transmissor e um receptor separadamente ou um transceptor (combinação de transmissor e receptor em um único dispositivo). O padrão IrDA é dividido em dois tipos: IrDA Data e o IrDA Control. IrDA Data: utilizados em dispositivos que interagem para a troca de dados. A taxa de transferência varia conforme uma classificação: Serial Infrared (SIR) com 115,2 kbps, MIR (Medium Infrared) com 1,152 Mbps, Fast Infrared (FIR) com 4 Mbps, Very Fast Infrared (VFIR) com 16 Mbps e o Ultra Fast Infrared (UFIR) com 100 Mbps. IrDA Control: seu propósito é transmitir pequenos pacotes de controle entre dispositivos. Lidam, principalmente, com periféricos de interface com o usuário: teclados, mouses, joysticks, microfones e etc. Sua taxa de transmissão é de até 75 IrDA USB kbps. A transmissão em infravermelho não interfere em sistemas que trabalham com espelhamento de espectro, possibilitando o uso das duas em conjunto. E para usar esta tecnologia não é necessário autorização do governo. Por atingir alguns poucos metros e não penetrar em objetos opacos (atravessar uma parede, por exemplo), geralmente, aplica se esta tecnologia em Redes Pessoais (PAN s). Também, torna se oportuno comentar que a tecnologia em questão sofre muita interferência da luz solar, pois uma considerável parcela da luz do sol está no intervalo infravermelho.

49 Redes de Computadores: Meios de Transmissão Tecnologia Bluetooth O Bluetooth é uma tecnologia que permite uma comunicação simples, rápida, segura e barata entre computadores, smartphones, telefones celulares, mouses, teclados, fones de ouvido, impressoras e outros dispositivos, utilizando ondas de rádio no lugar de cabos. Assim, é possível fazer com que dois ou mais dispositivos comecem a trocar informações com uma simples aproximação entre eles. Bluetooth é um padrão global de comunicação sem fio e de baixo consumo de energia que permite a transmissão de dados entre dispositivos compatíveis com a tecnologia. Para isso, uma combinação de hardware e software é utilizada para permitir que essa comunicação ocorra entre os mais diferentes tipos de aparelhos. A transmissão de dados é feita através de radiofrequência, permitindo que um dispositivo detecte o outro independente de suas posições, desde que estejam dentro do limite de Dispositivos Bluetooth proximidade. Para que seja possível atender aos mais variados tipos de dispositivos, o alcance máximo do Bluetooth foi dividido em três classes: Classe 1: potência máxima de 100 mw, alcance de até 100 metros; Classe 2: potência máxima de 2,5 mw, alcance de até 10 metros; Classe 3: potência máxima de 1 mw, alcance de até 1 metro. Isso significa que um aparelho com Bluetooth classe 3 só conseguirá se comunicar com outro se a distância entre ambos for inferior a 1 metro, por exemplo. Neste caso, a distância pode parecer inutilizável, mas é suficiente para conectar um fone de ouvido a um telefone celular pendurado na cintura de uma pessoa. É importante frisar, no entanto, que dispositivos de classes diferentes podem se comunicar sem qualquer problema, bastando respeitar o limite daquele que possui um alcance menor. O Bluetooth é uma tecnologia criada para funcionar no mundo todo, razão pela qual se fez necessária a adoção de uma frequência de rádio aberta, que seja padrão em qualquer lugar do planeta. Um dispositivo comunicando se por Bluetooth pode tanto receber quanto transmitir dados (modo full duplex), a transmissão é alternada entre slots para transmitir e slots Adaptador Bluetooth USB para receber, um esquema denominado FH/TDD (Frequency Hopping/Time Division Duplex) Redes Bluetooth Quando dois ou mais dispositivos se comunicam através de uma conexão Bluetooth, eles formam uma rede denominada piconet. Nessa comunicação, o dispositivo que iniciou a conexão assume o papel de master (mestre), enquanto que os demais dispositivos se

50 Redes de Computadores: Meios de Transmissão 50 tornam slave (escravos). Cabe ao master a tarefa de regular a transmissão de dados entre a rede e o sincronismo entre os dispositivos. Cada piconet pode suportar até 8 dispositivos (um master e 7 slaves), no entanto, é possível fazer com esse número seja maior através da sobreposição de piconets. A interação entre várias redes BLUETOOTH e seus dispositivos mestres e escravos. Em poucas palavras, isso significa fazer com que uma piconet se comunique com outra dentro de um limite de alcance, esquema esse denominado scatternet. Note que um dispositivo slave pode fazer parte de mais de uma piconet ao mesmo tempo, no entanto, um master só pode ocupar essa posição em uma única piconet.para que cada dispositivo saiba quais outros fazem parte de sua piconet, é necessário fazer uso de um esquema de identificação. Assim, ocorre a troca de sinais entre os dispositivos que estabelecem a conexão e demais informações de sincronismo. Como o Bluetooth é uma tecnologia que também oferece como vantagem economia de energia, um terceiro sinal denominado Scan é utilizado para fazer com que os dispositivos que estiverem ociosos entrem em stand by, isto é, operem em um modo de descanso, poupando eletricidade. Todavia, dispositivos neste estado são obrigados a "acordar" periodicamente para checar se há outros aparelhos tentando estabelecer conexão. Com a popularização das redes Wi Fi, o mercado ficou com dúvidas em relação ao futuro do Bluetooth, mas o aumento expressivo de aparelhos compatíveis com a tecnologia fez com que todos os temores se dissolvessem. E faz sentido: o objetivo do Bluetooth é permitir a intercomunicação de dispositivos próximos utilizando o menor consumo de energia possível (mesmo porque muitos desses dispositivos são alimentados por baterias) e um custo de implementação baixo. O Wi Fi, por sua vez, mostra se mais como um concorrente das tradicionais redes de computadores com fio (padrão Ethernet, em sua maioria) Exercícios de Fixação 1. Por que foram criadas especificações para o cabeamento de redes de computadores? E por que é importante compreender essas especificações? 2. O que é o cabo coaxial?

51 Redes de Computadores: Meios de Transmissão Quais as vantagens em utilizar o cabo par trançado ao invés do cabo coaxial? 4. Explique o que diferencia o cabo par trançado UTP do STP. 5. O que se utiliza para montar cabos de rede? 6. O que diferencia um cabo crossover de um cabo direto? 7. Por que a etapa mais complicada ao instalar cabos de rede é a passagem dos cabos? E qual o outro problema de uma rede cabeada ao se utilizar notebooks, PDA s e laptops? 8. O que é uma rede wireless? 9. Qual a função do Access Point numa rede sem fio? 10. O AP é uma ponte? Por quê? 11. Quais os dois tipos de redes sem fio? Diferencie uma da outra. 12. O que é o Wi Fi? 13. O que é o IrDA? 14. Diferencie transmissões full duplex de half duplex 15. Diferencie o AP de um roteador Wi Fi. 16. O que é o Bluetooth? 17. Quais as três classes do Bluetooth? 18. O que é o piconet e como ele esta relacionado com o funcionamento do Bluetooth? 5.8. Exercício prático Atividade 1 Dimensione uma rede Wireless composta por laptops que estão se conectando a um Access Point. Atividade 2 Implemente a atividade um com a criação de uma rede composta por PC's e cabeada, interligue a rede cabeada com a rede sem fio da atividade 1. Atividade 3 Crie uma pequena rede com dispositivos Wi Fi, com ou sem Access Point Fontes Emerson Alecrim José Maurício Santos Pinheiro

52 Redes de Computadores: Meios de Transmissão ma_rede.php Carlos E. Morimoto wireless/ Equipe VIVASEMFIO.com Wikipedia Creative Commons

53 Redes de Computadores: Sistemas de Numeração Agora iremos conhecer algo que nos ajudará a compreender a Internet, pois precisamos saber como trabalham os números IP. 53 Então estudaremos esses números IP? Lembro desse IP, os roteadores trabalham nele e ele está nas camadas, não é? Não aluno, iremos conhecer um pouco sobre sistemas de numeração, pois os endereços IP trabalham com números decimais e binários. Capítulo 6. Sistemas de numeração Desde que o ser humano necessitou contabilizar os objetos de seu cotidiano e realizar operações sobre os valores obtidos, ele desenvolveu sistemas numéricos diversos. Atualmente é muito comum o uso de bases numéricas derivadas de 2 ao se utilizar computadores em baixo nível (quando se programa um, por exemplo). O humano está familiarizado com a base 10 (decimal) no dia a dia, já os computadores atuais trabalham exclusivamente com a base 2 (binário), assim é preciso fazer conversões entre estas bases quando se pretende inserir algum valor para ser processado pelo computador. Obviamente que ninguém vai ficar convertendo números para o binário para então digitá los na calculadora e depois converter o resultado para decimal a fim de usá lo. Esse processo de conversão está, no caso da calculadora, pré programado para ser feito por ela, o ponto a ser entendido aqui é que internamente ela faz tudo em binário, em outras palavras: ela converte o que foi digitado para binário, faz o cálculo, converte o resultado para decimal e apresenta o resultado. No entanto, quando se está escrevendo um programa é normal a introdução de valores no meio do código, e em muitas situações a digitação de códigos binários é muito complicada/longa para o programador, então existem outros códigos que facilitam a digitação. Na prática é muito utilizada a base 8 (octal) e a base 16 (hexadecimal), ambas derivas da base 2 (note que estas bases facilitam somente a digitação, de qualquer forma ao ser compilado toda e qualquer base usada para escrever o programa é convertida para base 2, para que o valor seja usado pelo processador) Base de um sistema numérico A base de um sistema numérico é a quantidade de algarismos utilizados para sua representação. Em nossa atual sociedade a base mais utilizada é a base 10 (decimal). Isso quer dizer que podemos escrever qualquer número utilizando apenas 10 algarismos:

54 54 Redes de Computadores: Sistemas de Numeração A numeração com base dois utiliza apenas dois algarismos: A numeração com base 8 utiliza os seguintes algarismos: A numeração com base 16 utiliza os seguintes algarismos: Muita atenção, pois, por exemplo, se o sistema tem base oito ele só chega até o digito 7. É muito comum as pessoas acharem que chega até o digito 8. Vamos tomar alguns exemplos de um mesmo número escrito em diversas bases: Base Base Base Base A B C D E F Repare como na base maior (hexadecimal) o número de símbolos usados para representar o mesmo valor é bem menor que nas bases menores, é isso que facilita a digitação e memorização dos valores. Repare também que no caso da simbologia da base hexadecimal são usadas algumas letras,

55 Redes de Computadores: Sistemas de Numeração 55 isso ocorre porque temos símbolos para representar somente os algarismos de 0 a 9, como na base 16 é necessária a representação de algarismos de 10 a 15, então as letras de A até F são utilizadas para isso, resultando na sequência: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Sistema binário para decimal Há duas formas de se trabalhar com conversão de um número decimal para binário, mas aqui será somente estudada uma forma que é o método por divisões sucessivas. O método de divisões sucessivas se baseia em dividir o numero decimal pela base do sistema binário (BASE 2), ou seja, devem ser executadas divisões sucessivas pela base (no caso 2), até que o quociente seja zero(0) ou um número que não possa mais ser dividido por 2 (no caso 1). No primeiro exemplo convertemos os número 8 (BASE 10) para a BASE 2. Portanto 8 (decimal base 10) = 1000 (binário base 2). Portanto 13 (decimal base 10) = 1101 (binário base 2). Agora que já sabemos como converter um numero decimal para binário, vamos converter um numero de 3 casas decimais, no caso o número 100. Esta é outra forma de utilizar as bases nos números, 10010= Como converter números binários para decimal O sistema de numeração decimal é composto por 10 numerais ou símbolos, sendo esses símbolos 0,1,2,3,4,5,6,7,8 e 9, portanto o sistema decimal tem base 10. A conversão de um número binário para decimal se baseia em determinar pesos para cada posição do digito binário. Vamos converter o número em binário (Base 2), para seu número decimal equivalente: Logo, o número (Base 2 ) é equivalente ao número 23 (Base 10).

56 Redes de Computadores: Sistemas de Numeração 56 Agora, convertemos o número (Base 2) para o seu valo decimal 85 (Base 10) Exercícios de Fixação 1. O que é o numeração binária? 2. Defina a base de um sistema de numeração? Cite exemplos? 3. Converta os números a seguir da base 10 para a base 2. a) 12 b) 30 c) 97 d) 164 e) Converta os números a seguir da base 2 para a base 10? a) 111 b) c) d) e) Fontes: Magnun Leno linux.org/b452 curso de redes numeracao binaria %C3%A7%C3%A3o Mateus Evangelista Oliveira Pereira de codigos e sistemas numericos/

57 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes Achei essas numeração algo chato e difícil, isso realmente é importante? É muito importante sim e Tux, pois sem aprender isso ficará complicado aprender sobre números IP. Para se colocar PC's na Internet é preciso saber disso? Agora, estudaremos o projeto de uma rede de computadores. 57 Capítulo 7. Elaborando um projeto de redes As redes de computadores atuais caracterizam se tanto pela especificidade e variedade das alternativas tecnológicas disponíveis quanto pelos sistemas de comunicação e requisitos necessários em termos de confiabilidade e capacidade dos meios de transmissão. Cabeamento nada estruturado aplicação em particular. A implantação de um tipo particular de topologia de rede para dar suporte a um dado conjunto de aplicações não é uma tarefa tão simples. Cada arquitetura possui características que afetam sua adequação à uma Independente do tamanho e do grau de complexidade, o objetivo básico de uma rede de computadores é garantir que todos os recursos de informações sejam compartilhados rapidamente, com segurança e de forma confiável. Para tanto, a rede deve possuir meios de transmissão eficientes, regras básicas (protocolos) e mecanismos capazes de garantir o transporte das informações entre os A estrutura de cabeamento numa rede doméstica não estruturada Redes improvisadas não são seus elementos constituintes. uma exclusividade de empresas. Ainda é comum a prática de se improvisar sistemas de cabeamento para a interligação dessas redes, sem existir um planejamento e estudos prévios. O cabeamento é normalmente instalado ao acaso, sem a observação de técnicas específicas. Nesses casos, um novo ponto de rede deve ser instalado cada vez que se deseja utilizar uma nova aplicação ou quando ocorrem mudanças de layout dentro da edificação. Uma rede estruturada elimina a dispersão dos cabos destinados ao transporte dos sinais de dados na área de instalação, não permitindo a mistura com os demais cabos de eletricidade e controle, por exemplo, identificando os cabos e facilitando a Cabeamento bem melhor manutenção. Dessa forma, garante a flexibilidade e facilidade de estruturado manutenção. Com esta solução, é possível eliminar os cabos desnecessários, já que é feito um remanejamento na estrutura da rede.

58 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes 58 Para facilitar a sua implementação, o projeto de uma rede de computadores pode ser dividido basicamente em duas etapas: o projeto físico e o projeto lógico. O projeto físico refere se à topologia física da rede propriamente dita, composta pelos meios de comunicação (que podem ser pares metálicos, fibras ópticas, rádio enlaces, etc), pelos dispositivos de rede (placas de rede, switches, hubs, roteadores, etc), pelos próprios computadores e demais elementos constituintes do hardware. Já o projeto lógico, diz respeito à topologia lógica das partes físicas, ou seja, o conjunto de regras que permitem o funcionamento de todo o conjunto do hardware de rede. Assim, o projeto lógico trata do conjunto dos recursos que os usuários veem quando estão utilizando a rede, tais como espaço em disco rígido, impressoras e aplicativos, aos quais um computador tem acesso quando está conectado na rede O projeto lógico Compreendendo os endereços IP Como comunicar e/ou localizar uma máquina na Internet? Todo hospedeiro tem um endereço exclusivo. O endereço IP na versão 4 (ipv4), que é atualmente o mais utilizado, é um número de 32 bits. Você está acostumado a ver endereços de Internet, como: jovem ce.com.br/ e porém, na verdade, este nome está referenciado a um endereço IP que permite acesso a determinada máquina, sem a necessidade de decorar números. Um endereço IP é normalmente representado por quatro números decimais, um para cada porção de 8 bits, separados por pontos. Logo, o endereço IP é um número formado por 4 octetos, cada octeto com 8 bits. Por exemplo, uma única máquina pode ter um endereço de IP geralmente expresso de 3 formas: = notação decimal de quatro partes, é a mais utilizada e mais legível; 2. 0x954C0C04 = notação hexadecimal; = notação binária. Note a quantidade de 32 bits, divididos em 4 octetos (conjuntos de 8 bits) e a correspondência entre cada octeto com o valor decimal equivalente.

59 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes 59 Endereços IP, roteadores e roteamento Número IP: identificando rede e máquina. Simplesmente por razões de tornar o controle da atribuição de números IP mais organizada, os criadores do TCP/IP resolveram dividir o número IP em duas partes: 1. Número de rede: está contido em um ou mais octetos do número IP. Esse número indica em que rede o hospedeiro está conectado. Cada rede deve ter endereço único. O Número IP identifica a rede (Número da rede ) e o host (Número do host) número também deve ser único na rede. 2. Número de máquina: é o número de identificação da máquina na rede. É através dele que localizamos um determinado host na rede, esse Por exemplo, poderíamos ter um número IP com , onde 13 é o número que identifica a rede e identifica um host desta rede Classes de endereços IPv4 Ao iniciar a distribuição dos números IP para empresas, os criadores do TCP/IP perceberam que era vantajoso definir blocos de endereços contíguos, no sentido de facilitar a administração. Verificaram também que as empresas tinham portes diferentes, e com isto surgiram as classes, que definem tipos de redes de tamanhos diferentes. As três classe dos endereços IP - Classe A em destaque

60 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes 60 Quando alguma empresa necessitava de números IP, era fornecido um bloco contíguo de endereços IP de uma classe adequada a sua necessidade, baseada na quantidade de hosts a serem identificados com números IP. Foram definidos 5 tipos de classes: A, B, C, D e E. Para se identificar uma classe, procurou se definir algo que seria melhor implementado em nível de hardware. Por isto, cada classe foi definida baseando se no primeiro dos quatro bytes do número IP. Assim, para identificar se um número IP pertence à classe A basta saber o valor do bit do primeiro byte. Caso seja 0, pode se concluir imediatamente que refere se à classe A, caso contrário deve se testar o segundo bit. Se o segundo bit for 0 pode se concluir imediatamente que refere se à classe B, caso contrário deve se verificar o terceiro bit, e assim por diante. Note então que para se identificar uma classe, basta saber qual a posição do bit 0 no primeiro byte. As Classes A, B, C dos endereços IP Máscara de rede Os 32 bits das Máscaras de Sub rede são divididos em duas partes: um primeiro bloco de 1s, seguido por um bloco de 0s. Os 1s indicam a parte do endereço IP que pertence à rede e os 0s indicam a parte que pertence ao host. Normalmente, as máscaras de sub rede são representadas com quatro números de 0 a 255 separados por três pontos. A máscara (ou ), por exemplo, em uma rede da classe C, indica que o terceiro byte do endereço IP é o número de subrede e o quarto é o número do host. Classes A, B, C e máscaras de rede padrão

61 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes Endereços IP para redes privadas Todo computador da Internet recebe um endereço IP único. Caso você queira ter uma rede local própria, precisará de alguns endereços únicos. Neste caso você não precisa usar os números válidos na Internet, porque há um bloco de endereços que foi reservado apenas para as redes privadas. Os endereços de rede apresentados abaixo podem ser utilizados em sua rede local. Vejamos: a permite endereçar uma rede classe A; permite endereçar 16 redes classe B ; permite endereçar 256 redes classe C O DNS Domain Name System Quando a rede que seria a Internet começou bem pequena com com poucas máquinas se comunicando, assim era fácil gerenciar os nomes das computadores em rede que ficavam compilados num único arquivo denominado hosts.txt. Assim caso a rede de computadores crescesse ou diminuísse um novo hosts.txt era compilado e distribuído para todas as maquinas na rede. Como a Internet crescia cada vez mais rápido, a atualização desse arquivo tornou se um problemas além de outros como a duplicação de nomes, assim para solucionar esses problemas foi O Domain Name System proposta uma solução denominada Sistema de Resolução de Nomes ou simplesmente DNS DNS: Definição DNS (Domain Name System) ou é uma valiosa tecnologia que permite que os usuários da Internet acessem infomações em outros dispositivos sem conhecer o endereço IP do computador acessado. Precisamos lembrar que cada página da Internet está armazenada num servidor acessado por meio de seu número IP. Assim o DNS surgiu O problema é que existem tantos servidores que é praticamente impossível decorar o IP de cada um. Imagine precisar decorar um número IP (estilo ) para acessar qualquer pagina na Internet, seria algo impossível. Assim a Internet faz uso do DNS pois graças a ele podemos utilizar nomes ao invés de endereços IP para acessar sites na Internet. Mas como o Domain Name System funciona? Funcionamento do DNS O DNS na verdade é composto um conjunto de bancos de dados espalhados em servidores em toda a rede mundial. Assim esse bancos de dados têm a finalidade de associar números IP com algo que todos nós conhecemos, os nomes de sites. Assim quando é digitando um endereço, como por exemplo: no browser (o seu navegador

62 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes 62 é um cliente DNS), este enviará uma solicitação aos servidores DNS fornecidos pelo provedor de internet assim estes se encarregam de encontrar o IP associado ao endereço Caso os DNS Servers do provedor não possuem a resposta, a solicitação do navegador é repassada para outros servidores DNS. Assim com o objetivo de facilitar esse processo, os nomes são adotados pelos sites hierarquizados: Deve se compreendê los em domínios (.com,.net,.gov,.edu) que são subdivididos. Assim temos gov.br, gov.cn, gov.jp, e este também são subdivididos de modo que temos o ba.gov.br (Bahia), ce.gov.br (Ceará), rs.gov.br (Rio Grande do Sul), etc. E que o domínio.com correspondes a entidades comerciais,.edu (entidades educacionais),.gov (governamentais), e assim por diante. Deve se compreender que para cada das divisão nacionais existe uma entidade que gerencia a concessão desses sub domínios, no Brasil caso alguém deseje registar um sub domínio.br precisa solicitar ao Comitê Gestor da Internet no Brasil, que é o órgão responsável pelo controle em nosso país. Logo acima na árvore (de cabeça para baixo) do DNS temos um ponto. (representa o tronco da árvore). Assim deve se inserir o ponto no final de cada nome. Contudo não é necessário pois programas como navegadores sabem desse detalhe e o executam de forma automática mesmo quando ele não é digitado. Agora vamos ao uma pequena atividade para a melhor compreensão da árvore do DNS. Analisando o dominio jovem.seduc.ce.gov.br/ e sabendo que ele faz parte da árvore: Quais os dominios que fazem parte da árvore até completar o site jovem.seduc.ce.gov.br/?

63 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes 63 Resumindo você digita o endereço de um site e o navegador pergunta ao seu servidor DNS qual é o IP (endereço) desse site, se o seu DNS não souber ele pergunta a outros servidores.simples não é, o funcionamento do DNS A memória cache Ao estudar hardware dos PC's estudamos que cache é um memória auxiliar utilizada para aumentar e melhorar o desempenho da CPU. Assim saibam que existem vários tipos de cache, uma desta é o cache do servidor DNS. Este tipo de memoria funciona de forma bem simples, quando um site é acessado por algum DNS Server este (esse processo é denominado resolver) muitas vezes e feitas através de pesquisa na árvore DNS. Vamos supor que um outro cliente O cliente acessa o site e-jovem.ce, os servidores DNS resolvem o IP solicite um site no mesmos servidor? deste site e repassam este endereço para o cliente, que acessa o site ejovem.ce Então o DNS Server irá realizar uma nova pesquisa? Para evitar realizar uma nova pesquisa na cache são armazenadas as consultas realizadas pelo Servidor. Assim antes de qualquer nova pesquisa será primeiro verificado o cache dos servidores. O uso da cache é tão vantajosa que os clientes também possuem sua cache, ou seja, os navegadores também utilizam cache, assim quando nosso browser recebe o resultado como resposta o IP de algum site da Internet, ele armazena esse endereços IP no seu próprio cache, vale ressaltar que esse informações tem um tempo de vida o TTL (Time to Life), que serve para evitar um armazenamento desnecessário das mesmas. Pode se implementar servidores DNS em LAN's, MAN's e WAN's, existindo boas opções para sua implementação por meio de software livre O DHCP Como estudamos os números IP é que permitem aos mais variados tipos de dispositivos se comunicarem através da Internet. A configuração de um IP é bastante simples: basta definir o endereço IP, a máscara de rede e o endereço do roteador (gateway). Agora a atividade de gerenciar os endereços IP numa LAN pequena de algumas máquinas é uma tarefa bastante simples. Mas imaginem gerenciar uma rede É muito fácil gerenciar os IP's de uma LAN local muito maior ou meso uma rede MAN. pequena

64 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes 64 Teríamos problemas como: Grande números de IP's a gerencia que pode ocasionar números IP duplicados, pois lembrando que numa rede cada endereço deve ser único; E caso a rede possua várias faixas de endereços classe A como por exemplo: Rede 1 faixa até ; Rede 2 faixa até ; Rede 3 faixa até Assim se uma estação de trabalho que esteja fisicamente conectada num sala da rede 1 e Imaginem que cada rede possui entre 100 e 200 PC's Difícil gerenciar tantos endereços IP precise ser deslocada para uma sala conectada a rede 2, seu número IP e roteador teriam que ser mudados de endereços da faixa (adotada pela rede 1 ) para a faixa (adotada pale rede 2 ). Imagine se tivermos muitas estações trabalhos sendo movidas de uma rede para outra? E se tivermos muitos usuários de notebooks que se movem de rede em rede todo dia? E pior eles trocam de rede de hora em hora? Isto tornaria a configuração de endereços IP muito vulneráveis a erros de configuração, e vamos supor que um gateway de uma rede mude? Teríamos que configurar todas as máquinas da rede manualmente, e caso fosse uma rede MAN classe B com 30 mil computadores, seria necessário alterar as configurações IP dessas 30 mil máquinas? Para solucionar isso foi desenvolvida o protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) que permite aos clientes em rede obter configurações IP de forma automática. Assim existe na rede computador atuando como servidor DHCP que distribui as configurações como IP, máscara de rede, roteador (gateway) e DNS, além de outros parâmetros mais avançados Funcionamento do DHCP Quando um novo PC é conectado a uma rede que possui um servidor DHCP, este novo computador precisa ser configurado como cliente DHCP. Assim ocorrerá uma série de comunicações entre eles (servidor e cliente), que terminará com essa nova máquina recebendo as configurações IP requisitadas ou uma mensagem dizendo que por algumas razão (falta de números IP livres para distribuir, por exemplo) esse PC deverá esperar e tentar solicitar essas configurações algum tempo depois. A configuração do Servidor DHCP é bem versátil, assim pode ser manter certos endereços IP fixos para alguns dispositivos na rede em caso de necessidade, por exemplo, uma impressora com placa de rede, pode se configurar essa impressora com um IP fixo, assim precisa se associar o MAC presente na placa de rede (impressora) com um endereço IP.

65 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes O compartilhamento da Internet Cada vez mais, a Internet via banda larga está disponível a um número maior de pessoas, assim está tornando se cada vez mais comum a existência de redes de pequeno porte nas casas e escritórios. Estas duas realidades somadas levam à necessidade de compartilhar a conexão à Internet entre os diversos computadores da maneira mais barata e eficaz possível. Ao planejar a sua rede local de modo a escapar de todas as complicações, deve se encontrar os equipamentos e um provedor que suporte uma das configurações a seguir: No caso 1, o modem (que é um roteador também, assim ele compartilha o acesso à internet com vários computadores) está conectado a um ou switch, onde estão conectados também os demais PC's da LAN. Configurar os computadores neste tipo de configuração é trivial, mas nem sempre se pode recorrer a este método: alguns modems podem ter perda de performance se conectados diretamente a um hub, outros exigem a conexão direta a um computador por razões diversas. Infelizmente alguns provedores bloqueiam este tipo de compartilhamento mesmo quando o modem o suporta, pois assim a pessoa paga apenas uma conexão à Internet que é acessada por vários clientes. No caso 2, o modem também é um switch, assim este possui entradas para conexões simultânea dos cabos de rede de diversos micros. Neste caso, conectar toda a sua rede local à Internet passa a ser uma tarefa Um modem - roteador e também switch, pois é capaz de compartilhar o acesso à Internet extremamente simples. (modem ) para vários PC's (roteador) e possui portas Ethernet (Switch).

66 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes 66 Essas são as configurações recomendáveis, mas se o seu projeto não possui os equipamentos que permitam compartilhar sua conexão simplesmente conectando cabos de rede extras, resta o recurso de habilitar este recurso no micro que possui a conexão. No caso 3 temos a instalação de uma segunda placa de rede no computador com acesso à Internet, seguida da configuração deste computador como roteador, assim este passar a rotear as comunicações entre a rede local e a Internet. Não importa qual o método que você escolher para seu projeto, será necessário configurar sua rede local normalmente. A seguir, algumas dicas de configuração para a rede local: Use endereços IP estáticos, na faixa X, onde X é um número entre 1 e 254, para todos os micros. O micro que tem a conexão à Internet também vai receber um endereço desta faixa na sua segunda placa de rede (a eth1). Use a máscara de rede Configure o endereço dos servidores DNS do seu provedor em todos os micros da rede. Informe a todos os micros da rede local que o seu gateway padrão ou sua rota default é o endereço IP da placa eth1 do micro que tem a conexão. Siga os passos acima usando as ferramentas providas pelo seu sistema operacional, seguindo as instruções providas na documentação do mesmo. De modo geral, esta operação é trivial e pode ser feita facilmente Configurando o micro com acesso à Internet Este é o ponto crucial de sua conexão. O micro com duas placas de rede é que faz o encaminhamento do tráfego entre a sua rede local e a Internet, realizando uma operação de troca de endereçamento que pode se chamar NAT ou Masquerading, dependendo do contexto. O micro roteador e sua configuração A forma de configurar esta operação varia de acordo com a distribuição de Linux adotada, mas o pré requisito é que as duas placas de rede já estejam adequadamente configuradas e em operação. Assim, antes de prosseguir configure o micro de tal forma que você consiga acessar normalmente a Internet nele (seguindo sempre as instruções do seu provedor), e que você possa também acessar (ou no mínimo obter retorno através do comando ping) os micros da rede local. Naturalmente o acesso à Internet ocorrerá através da primeira placa de rede (chamada de eth0), enquanto o acesso à rede local ocorrerá através da segunda placa (a eth1).

67 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes Configurações de rede no LINUX Comandos para configurar a rede Agora estudaremos alguns comandos que permitem configurar o linux em modo texto. O comando: sudo /etc/init.d/networking stop para (stop) o serviço da placa de rede sudo /etc/init.d/networking start inicia o serviços da placa de rede sudo nano /etc/network/interfaces permite editar o arquivo auto eth0 mostra a interface de rede instalada (no caso eth0) iface eth0 inet static a configuração de IP estático (não usa um DHCP) address o número IP da placa de rede netmask a máscara de rede gateway o IP do gateway (roteador) da rede local Para configurar o IP do servidor DNS execute os comandos a seguir: sudo nano /etc/resolv.conf mostra o dns indica o DNS nameserver IP_do_DNS_Primario configura o DNS primário (o primeiro DNS a ser utilizado). Nameserver configura o DNS secundário (o segundo DNS a ser utilizado). Em alguns casos é necessário também parar o serviço NetworkManager pois ele reescreve o arquivo /etc/resolv.conf e você não consegue navegar se configurar a rede na mão: sudo find / iname networkmanager No linux educacional ele não fica em /etc/init.d/ por isso é bom saber o nome e como busca lo. No linux educacional /usr/bin/networkmanager Configurando IP, Mascara de rede, Gateway e DNS graficamente Pra configurar a rede no Linux Educacional no modo gráfico, acesse a barra Iniciar/Configurações do Sistema. Selecione a opção Ferramentas de rede na seção Redes & Conectividade. Ao fazer isso será mostrado o guia de configuração das Ferramentas de Redes. Perceba que estão desativadas as guias de configuração, assim deve se clicar no botão Modo Administador, será pedida a senha de root, após fornecer a senha correta será permitido alteras as configurações das interfaces de rede instaladas. Selecione Iniciar/Configurações do Sistema

68 Redes de Computadores: Elaborando um projeto de redes 68 Ao executar a ferramenta Configurações do Sistema as placas de rede estão desabilitadas, assim deve-se executar o botão Modo Administrado Após fornecer a senha de root será permito editar as configurações das interfaces instaladas Na figura nota se que existe duas interfeces de rede instaladas, uma placa de rede ethernet (eth0 cabeada) e uma placa wireless (wlan0).