Cabeamento Estruturado Tecnico em Redes de Computadores

Transcrição

1 ETEC Professor Francisco dos Santos Cabeamento Estruturado Tecnico em Redes de Computadores Professor Waldemar Dibiazi Junior

2 Bibliografia (MORIMOTO, Carlos E; 2008):Redes Guia Prático;

3 Material Slides de aula; Roteiros de aulas práticas; Listas de exercícios; Seminarios.

4 Cabeamento e Dispositivos de Rede Objetivo Introdução O modelo OSI e a Arquitetura TCP/IP A camada física - Evolução do cabeamento Padrões de rede Padrões Ethernet Cabeamento Par trançado Dispositivos de Rede Cabeamento estruturado Redes Wireless Opções de acesso (ADSL,...)

5 Objetivo Permitir ao aluno compreender padrões de cabeamento, obter noções básicas sobre cabeamento estruturado, bem como, a função básica dos dispositivos mais utilizados em rede locais.

6 Introdução As primeiras redes foram criadas na década de 60 com o objetivo que hoje é claro para todos nós: transferir dados entre computadores; No período de 1969 a 1972 foi criada a ARPANET (embrião da Internet) Possuia inicialmente apenas 4 nós localizados em Universidade distintas A taxa de transferência entre esses nós era 50 Kbps, valor muito maior que os 110 bps usados nos modens da época.

7 Introdução Em 1974 surgiu o protocolo TCP/IP; Nesta época surgiram os serviços de rede: , Telnet e o FTP; Em 1980 foi criado o DNS (Domain Name System); Antes disso, em 1973 foi desenvolvido o padrão Ethernet (no laboratório do PARC, Xerox) Padrão que utilizava cabos coaxiais com taxa de 2.94 Mbits/s; Na década de 1990 foi realizada a abertura do acesso à Internet.

8 Pilha de protocolos TCP/IP

9 Evolução do Cabeamento O cenário atual: Cabos par trançado (cat 5 e 5e) Taxas de transferência: 100 e 1000 Mb/s As primeiras redes Ethernet utilizavam cabos coaxiais: mais precisamente, Cabos thicknet;

10 Evolução do Cabeamento Existem dois tipos de cabos coaxiais: Coaxial grosso (thicknet); Coaxial fino (thinnet).

11 Evolução do Cabeamento Cabo Coaxial Grosso Especificação RG-213 A/U Cada segmento de rede pode ter, no máximo, 500 metros Cada segmento de rede pode ter, no máximo, 100 nós Distância mínima de 2,5 m entre cada nós da rede Utilizado com transceiver Cabo Coaxial Fino Utiliza a especificação RG-58 A/U Cada segmento da rede pode ter, no máximo, 185 metros Cada segmento pode ter, no máximo, 30 nós Distância mínima de 0,5 m entre cada nó da rede Utilizado com conector BNC

12 Evolução do Cabeamento Cabeamento coaxial

13 Evolução do Cabeamento Cabeamento coaxial

14 Evolução do Cabeamento Cabeamento coaxial

15 Evolução do Cabeamento Cabeamento coxial fino

16 Evolução do Cabeamento Cabeamento coxial grosso

17 Evolução do Cabeamento Cabeamento par trançado O cabeamento par trançado foi o sucessor do cabeamento coaxial; Composto basicamente de pares de fios trançados Classificados em não blindados e blindados; Maiores detalhes serão vistos nos próximos slides.

18 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Este cabeamento é o sucessor natural do cabeamento par trançado; A fibra óptica é um meio de transmissão composto por um filamento de vidro ou de materiais polímeros, com capacidade de transmitir de luz.

19 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico A transmissão da luz pela fibra segue o mesmo princípio, independentemente domaterial usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz em uma extremidade da fibra, e pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe a percorre através de consecutivas reflexões.

20 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Principais aplicações: Interligação de prédios (Redes de Campus); Conectividade entre empresas e Redes Metropolitanas; Conexão em alta velocidade entre usuários (finais) e provedores de Internet; Links redundantes; Tráfego telefônico entre torres telefonia celular e a rede pública; de Ambientes hostis petrolíferas, etc) minas, (industrias, transmissão de plataformas Ambientes com alto nível de interferência eletromagnética (sala de máquinas, centrais de energia, etc)

21 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Algumas características Imunidade a interferências eletromagnéticas; Muito utilizada em links externos que possam apresentar problemas elétricos, como diferença de potencial, onde descargas atmosféricas que poderiam ser propagadas aos equipamentos energizados (ativos). Com a fibra óptica não existe a possibilidade de uma descarga se propagar pelo cabo, pois a mesma não conduz corrente elétrica. Em lances de cabos superiores à 100 metros as fibras são muito utilizadas, devido cabos de par trançado estarem limitados a essa distância.

22 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Vantagens Maior velocidade: futuras redes no padrão 100Gigabit Ethernet ( Mbits/s) provavelmente só poderão operar através do uso de fibra ópticas. Maior alcance: Cabos UTP são limitados a 100 metros de alcance. Com fibras ópticas podemos ter alcances bem maiores, na faixa de 1 km, 2 km, 40 km ou mais. Isolamento elétrico: Na ligação entre prédios diferentes, muitas vezes existem problemas de aterramento. Quando existem áreas abertas, raios podem induzir tensões nos cabos de rede que utilizam material metálico.

23 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Desvantagens As fibras ópticas são mais caras que os cabos par trançado; Custo ( conectores, placas de rede, switches) A montagem de cabos é uma operação muito especializada, onde requer treinamento e equipamentos sofisticados.

24 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Um cabo óptico é basicamente constituído por três componentes: Núcleo: É um fino filamento de vidro ou plástico por onde passa a luz. Casca: Camada que reveste o núcleo. Por possuir índice de refração menor que o núcleo ela impede que luz seja refratada, permitindo que a luz chegue ao dispositivo receptor. Revestimento: Camada de plástico que envolve o núcleo e a casca, protegendo-os contra choques mecânicos e excesso de curvatura.

25 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Tipos de fibra ópticas: Multimodo Monomodo;

26 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Ambos os tipos referem-se a forma como o(s) feixes de luz propagam no núcleo da fibra óptica.

27 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Multimodo: a luz é percorrida em vários modos de propagação, ou seja, a luz percorre o interior do núcleo por diversos caminhos. As dimensões mais comuns são as fibras com núcleo de 50 micra e 62,5 micra, onde ambas possuem tipicamente casca de 125 micra.

28 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Monomodo: a luz possui apenas um modo de propagação, ou seja, a luzpercorre o interior do núcleo por apenas um caminho. As dimensões do núcleo variam entre 8 micra e 10 micra e a casca com de 125 micra. A fibra monomodo mais utilizada é a de 9 micra.

29 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Comprimento e taxas de transferência

30 Exercícios de Revisão 1-) Quais os dois tipos de cabeamento metálico visto ate o momento? 2-) Cite duas diferenças básicas entre cabeamento coaxial grosso e fino? 3-) Qual a vantagem que o cabo coaxial grosso tem sobre o cabo par trancado?

31 Exercícios de Revisão 4-) Considere duas estações de trabalho utilizando: - Um switch com todas as portas apresentando taxa de transferência: 100 Mb/s; - Cabeamento par trancado (Cat 5e - Taxa de transferência máxima 1000 Mb/s); - Interface de rede da estação A: 1000 Mb/s; - Interface de rede da estação B: 1000 Mb/s; Quantos segundos/minutos ira demandar para transferir um arquivo de 500 Megabytes entre as duas estações. 5-) Qual a função básica de switch dentro de uma infraestrutura de rede?

32 Exercícios de Revisão 6-) Existem dois tipos de conector RJ-45 utilizado em cabeamento par trançado, quais sao eles? 7-) Qual a função do alicate utilizado recentemente nas aulas de cabeamento estruturado? 8-) Qual o dispositivo utilizado para atestar se um cabo par trançado recém crimpado esta apto para ser utilizado? 9-) Por que cabos par trançado recebem este nome? 10-) Qual a principal característica de um cabo par trancado UTP?

33 Exercícios de Revisão 11-) Quais os dois tipos de fibras ópticas existentes no que se refere a reflexão interna da luz? 12-) Dos dois tipos da questão anterior, qual o que permite tranmissões a maiores distâncias? 13-) Cite duas vantagens e duas desvantagens das fibras ópticas. 14-) Considerando uma conexão de fibra óptica entre um servidor e um switch óptico, quantos pares de fibra são necessários? Justifique.

34 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Tipos de conectores

35 Evolução do Cabeamento Cabeamento óptico Cabos ópticos (pares) Os fabricantes de fibras ópticas produzem cabos com pares. Uma conexão de fibra óptica sempre exige um par, sendo uma fibra para transmissão e outra para recepção. Existem cabos com até 96 pares.

36 Padrões de Rede Todas as áreas da ciência procuram definir padrões; Padrões permitem definir características; A área da Tecnologia de Informação é repleta de padrões; As redes de computadores, como uma subárea da TI também possui muitos padrões; O IEEE (Institute of Eletrical and Electronics Engineers) é uma organização sem fins lucrativos que desenvolve padrões relacionados a comunicações, eletricidade, computação e tecnologia em geral.

37 Padrões de Rede Padrões IEEE 802 LAN/MAN mais importantes:

38 Padrões de Rede Padrões IEEE 802 LAN/MAN mais importantes: (padrão Ethernet para redes cabeadas) (padrão para redes wireless (Wi-Fi)) a b n (padrão para redes wireless (WiMax)

39 Padrões Ethernet Cabos coaxiais 10BASE5 Cabeamento coaxial grosso; Taxa de transferência: 10 Mb/s Modulação: Banda Base (significa que o sinal é enviado diretamente na forma digital) Comprimento máximo: 500 metros

40 Padrões Ethernet Cabos coaxiais 10BASE2 Cabeamento coaxial fino; Taxa de transferência: 10 Mb/s Comprimento máximo: 185 metros

41 Padrões Ethernet Cabos par trançado 10BASET Taxa de transferência: 10 Mb/s Modulação: Banda Base (significa que o sinal é enviado diretamente na forma digital) T: Twisted Pair (Par trançado) Comprimento máximo: 100 metros 100BASETX (Fast Ethernet) Taxa de transferência: 100 Mb/s Utilizado a partir dos cabos categoria 5. Suporte a Full-Duplex

42 Padrões Ethernet Modos de Transmissão Duplex Half-Duplex: neste modo, a transmissão e a recepção não são realizadas simultâneamente. Analogia: conversação utilizando sistema de rádio amador. Full-Duplex: neste modo, a transmissão e a recepção são realizadas simultâneamente. Analogia: conversação utilizando sistema telefônico.

43 Padrões Ethernet Cabos par trançado 1000BASET (Gibabit Ethernet) Também chamado de Gibabit over Cooper. Permite utilizar cabos par trançado categoria 5. Recomendável o uso de cabos par trançado categoria 5e. Suporte a Full-Duplex.

44 Padrões Ethernet Cabos par trançado 10GBASET (10 Gibabit Ethernet) Comprimento máximo: 55 metros (cabos categoria 6); 100 metros (cabos categoria 6a);

45 Padrões Ethernet Cabos ópticos 10BASEF Pouco popular devido alto custo; Alcance de 2000 m por segmento; Possibilidade de uso de repetidores para aumentar o alcance;

46 Padrões Ethernet Cabos ópticos 100BASEFX Pouco popular devido alto custo; Utilizava fibra multimodo; Alcance de 2000 m por segmento; Possibilidade de uso de repetidores para aumentar o alcance;

47 Padrões Ethernet Cabos ópticos 1000BASELX Diferente dos padrões anteriores de fibra óptica, este não utiliza LED s; Utiliza a tecnologia long-wave (1300 nm); Alcance de até 10 Km utilizando fibra monomodo de 9 micra.

48 Padrões Ethernet Cabos ópticos 1000BASESX Utiliza tecnologia de transmissão mais barata; Baseada na tecnologia utilizada CD-ROM s; Utilizando cabos multimodo o alcance do sinal é de: 500 m utilizando núcleo de 50 micra. 275 m utilizando núcleo de 62,5 micra. (frequência de 200 MHz)

49 Padrões Ethernet Cabos ópticos Padrão 10G Pode ser dividido em padrões de: Curta distância: 10GBASE-SR 10GBASE-LRM Longa distância: 10GBASE-LR 10GBASE-ER 10GBASE-ZR

50 Padrões Ethernet Cabos ópticos Padrão 10GBASESR Utiliza tecnologia short-wave similar à utilizada no padrão 1000BASE-SX. Capaz de atingir 300 m

51 Padrões Ethernet Cabos ópticos Padrão 10GBASE-LRM Permite o uso de fibras contendo núcleo de 62,5 micra, transmitindo sinal até 220 m. Diferentemente do padrão anterior, onde o uso do mesmo tipo de fibra, permitiria transmissões até 26 m.

52 Padrões Ethernet Cabos ópticos Padrão 10GBASE-LR Utiliza lasers de 1310 nm; Permite alcance de até 10 km;

53 Padrões Ethernet Cabos ópticos Padrão 10GBASE-ER Utiliza lasers de 1550 nm; Permite alcance de até 40 km;

54 Padrões Ethernet Cabos ópticos Padrão 10GBASE-ZR Desenvolvido de forma independente pela Cisco e outros fabricante; Permite alcance de até 80 km;

55 Cabeamento Par Trançado Um dos meios mais antigos e comuns; Muito utilizado na telefonia e na maior parte das LANS; Trançamento inibe interferência entre os pares (diafonia); Barato e de fácil instalação; Desvantagens: Distância limitada com o aumento da taxa de transmissão; Mais sujeito e a interferências e ruídos;

56 Cabeamento Par Trançado Topologia em estrela com concentradores de fiação (hub) Distância máxima de 100 m entre HUB e estações; Existem versões não blindados e blindados do cabeamento; A versão blindada é mais utilizada devido o baixo custo; Tipicamente 4 pares e bitola de 0,51 mm

57 Cabeamento Par Trançado Conector RJ-45 Fêmea; Conector RJ-45 Fêmea; Conector RJ-45 fêmea e macho

58 Cabeamento Par Trançado Conectorização RJ-45 Figura 1 Cabo direto Figura 2 Cabo crossover

59 Cabeamento Par Trançado Conectorização RJ-45

60 Cabeamento Par Trançado Padrões de cores Existem dois padrões de pinagem, os quais definem a ordem correta das cores dos fios, quando fixados em um conector RJ-45, seja ele macho ou fêmea. EIA/TIA 568A EIA/TIA 568B Branco-verde Verde Branco-laranja Azul Branco-azul Laranja Branco-marrom Marrom Branco-laranja Laranja Branco-verde Azul Branco-azul Verde Branco-marrom Marrom

61 Cabeamento Par Trançado Conectorização Devido a existência de dois tipos de conectores RJ-45 (macho e fêmea), existem ferramentas distintas para conectorização: Alicate de crimpagem Ferramenta Punch-Down

62 Cabeamento Par Trançado Conectorização O processo de conectorização utilizando o alicate de crimpagem é muito simples, mas exige atenção principalmente na ordenação dos fios, conforme o padrão (568A ou 568B) escolhido.

63 Cabeamento Par Trançado Conectorização em RJ-45 macho Retirada da camada externa

64 Cabeamento Par Trançado Conectorização em RJ-45 macho Ordenação dos fios

65 Cabeamento Par Trançado Conectorização em RJ-45 macho Eliminação do excesso de fios

66 Cabeamento Par Trançado Conectorização em RJ-45 macho Inserção dos fios no conector Crimpagem do conector

67 Cabeamento Par Trançado Conectorização em RJ-45 fêmea Inserção dos fios no conector

68 Cabeamento Par Trançado Conectorização em RJ-45 fêmea Fixação através do Punch-Down Conectorização concluída

69 Cabeamento Par Trançado Ligação Normal e Ligação Crossover Ligação Normal Ligação Crossover

70 Cabeamento Par Trançado - Categorias Categorias 1 e 2: Estas duas categorias de cabos não são mais reconhecidas pela TIA (Telecommunications Industry Association), que é a responsável pela definição dos padrões de cabos. Elas foram usadas no passado em instalações telefônicas e os cabos de categoria 2 chegaram a ser usados em redes Arcnet de 2.5 megabits e redes Token Ring de 4 megabits, mas não são adequados para uso em redes Ethernet.

71 Cabeamento Par Trançado - Categorias Categoria 3: Este foi o primeiro padrão de cabos de par trançado desenvolvido especialmente para uso em redes. O padrão é certificado para sinalização de até 16 MHz, o que permitiu seu uso no padrão 10BASE-T, que é o padrão de redes Ethernet de 10 megabits para cabos de par trançado. Existiu ainda um padrão de 100 megabits para cabos de categoria 3, o 100BASE-T4 (pouco usado e não é suportado por todas as placas de rede)

72 Cabeamento Par Trançado - Categorias Categoria 4: Esta categoria de cabos tem uma qualidade um pouco superior e é certificada para sinalização de até 20 MHz. Eles foram usados em redes Token Ring de 16 megabits e também podiam ser utilizados em redes Ethernet em substituição aos cabos de categoria 3, mas na prática isso é incomum. Assim como as categorias 1 e 2, a categoria 4 não é mais reconhecida pela TIA e os cabos não são mais fabricados, ao contrário dos cabos de categoria 3, que continuam sendo usados em instalações telefônicas.

73 Cabeamento Par Trançado - Categorias Categoria 5: Os cabos de categoria 5 são o requisito mínimo para redes 100BASE-TX e 1000BASE-T, que são, respectivamente, os padrões de rede de 100 e 1000 megabits usados atualmente. Os cabos cat 5 seguem padrões de fabricação muito mais estritos e suportam freqüências de até 100 MHz, o que representa um grande salto sobre os cabos cat 3. Categoria 5e: Este categoria surgiu como uma otimização à categoria 5. Atualmente é o padrão mais utilizado em redes locais.

74 Cabeamento Par Trançado - Categorias Identificando a categoria do cabo

75 Cabeamento Par Trançado - Categorias Categoria 6: Esta categoria de cabos foi originalmente desenvolvida para ser usada no padrão Gigabit Ethernet, mas com o desenvolvimento do padrão para cabos categoria 5 sua adoção acabou sendo retardada, já que, embora os cabos categoria 6 ofereçam uma qualidade superior, o alcance continua sendo de apenas 100 metros, de forma que, embora a melhor qualidade dos cabos cat 6 seja sempre desejável, acaba não existindo muito ganho na prática. Permite o uso em redes padrão 10 Gigabit Ethernet, onde o comprimento máximo do cabo deverá ser 55 metros.

76 Cabeamento Par Trançado - Categorias Categoria 6a: Para permitir o uso de cabos de até 100 metros em redes 10G foi criada uma nova categoria de cabos, a categoria 6a ("a" de "augmented", ou ampliado). Eles suportam freqüências de até 500 MHz e utilizam um conjunto de medidas para reduzir a perda de sinal e tornar o cabo mais resistente a interferências.

77 Cabeamento Par Trançado - Categorias Categoria 7: Este padrão poderão ser utilizados no padrão 100 Gigabit Ethernet. Um candidato a ser utilizado como conector para esta categoria, é o conector desenvolvido pela Siemon chamado TERA.

78 Cabeamento Par Trançado Não blindado e blindado Cabos par trançados podem ser classificados em dois tipos, de acordo com a blindagem: Não Blindados; Blindados

79 Cabeamento Par Trançado Não blindado e blindado Cabos não blindados: são conhecidos com cabo UTP (Unshielded Twisted Pair) Devido a menor quantidade matéria prima utilizada (metal para blindagem), o custo é menor para este cabeamento. Tipicamente utilizados em ambientes onde não existe um nível de interferência eletromagnética considerável, ao ponto de prejudicar a qualidade do sinal transmitido no cabo. Exemplos de fonte típica de interferência: motores, equipamentos industriais, transmissores.

80 Cabeamento Par Trançado Não blindado e blindado Cabos blindados: são classificados em três tipos: FTP STP SSTP ou S/FTP

81 Cabeamento Par Trançado Não blindado e blindado Cabos FTP (Foiled Twisted Pair): são os que utilizam a blindagem mais simples. Neles, uma fina folha de aço ou de liga de alumínio envolve todos os pares do cabo, protegendoos contra interferências externas.

82 Cabeamento Par Trançado Não blindado e blindado Cabos STP (Shielded Twisted Pair): utilizam uma blindagem individual para cada par de cabos.

83 Cabeamento Par Trançado Não blindado e blindado Cabos SSTP (Screened Shielded Twisted Pair) ou SFTP (Screened Foiled Twisted Pair): combinam a blindagem individual para cada par de cabos com uma segunda blindagem externa, envolvendo todos os cabos, o que torna os cabos especialmente resistentes a interferências externas. Eles são mais adequados a ambientes com fortes fontes de interferências:

84 Cabeamento Par Trançado Conectores blindados Conectores blindados Para melhores resultados, os cabos blindados devem ser combinados com conectores RJ-45 blindados. Eles incluem uma proteção metálica que protege a parte destrançada do cabo que vai dentro do conector, evitando que ela se torne o elo mais fraco da cadeia: