Tecnologias de Rede Equipamentos NIC Switch Hub Router WiFi Classificação e Arquiteturas LAN WLAN WAN - MAN

Transcrição

1 Tecnologias de Rede Equipamentos NIC Switch Hub Router WiFi Classificação e Arquiteturas LAN WLAN WAN - MAN Professor Airton Ribeiro

2 LAN Local Área Network Mais conhecida como REDE LOCAL, é o tipo mais comum de rede. Abrange o espaço de uma sala, escritório, edifício. Se a rede ocupar mais de um prédio e utilizar de outros meios transmissão de dados para interliga-las e que não seja de mesma arquitetura para redes internas, neste caso a arquitetura ETHERNET Padrão IEEE 802.3, esta INTERCONEXÃO se encaixará em outra classificação de rede. 2

3 LAN Local Área Network A popularidade das LANs ocorreu lentamente, principalmente devido aos vários protocolos existentes que eram incompatíveis entre si. Cada fornecedor de placas de redes possuía o seus próprios protocolos que se comunicavam somente com outros dispositivos de mesmo fabricante. Entretanto, este entrave passou a diminuir muito com o tempo pois cada vez mais o mercado dava preferência à equipamentos capazes de se comunicar com equipamentos de diferentes fornecedores. Atualmente existem regras (protocolos) oficiais que cada fabricante precisa seguir se quiser que seus produtos sejam compatíveis com os demais. 3

4 LAN Local Área Network Caracterítiscas Alta Velocidade Baixo Custo Alta Confiabilidade Flexibilidade na Instalação Expansibilidade Facilidade de Acesso Adequação à Aplicação Padronização Geograficamente limitada 4

5 LAN Local Área Network Características Localizadas em casas, escritórios, edifícios, Lan House Tipicamente distâncias inferiores a: Privadas Pertencentes a uma organização, escritório ou residência Transmissão 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps, 10Gbps Meio físico Padrão ETHERNET com cabo par trançado UTP/STP Necessidade de endereçamento físico MAC Address através da NIC (Placa de Rede) Necessidade de mecanismos de controle de acesso ao meio 5

6 LAN Local Área Network 6

7 LAN Local Área Network Para uma rede de computadores funcionar é necessário que existam além do cabeamento propriamente dito, dispositivos de hardware e software cuja função é controlar a comunicação entre os diversos componentes da rede. Vários dispositivos são usados em uma rede e cada um deles possui funções específicas. Como exemplos de equipamentos dedicados inclui-se as placas de rede (NIC), os hubs, switches, bridges, repetidores e outros. Estes ativos de rede tem a finalidade de interpretar os sinais digitais processados na rede e encaminhá-los ao seu destino, obedecendo a um determinado padrão e protocolo. 7

8 LAN Local Área Network HUB São equipamentos repetidores utilizados para flexibilizar as LAN s Ethernet utilizados na topologia ESTRELA. São basicamente concentradores de fiação. Isoladamente um hub não pode ser considerado como um equipamento de interconexão de redes ao menos que tenha sua função associada a outros equipamentos como repetidores ou switch s por exemplo. O uso de hubs torna fácil o isolamento de problemas bem como facilita a inserção de novas estações na LAN. Características Atuam na camada física do modelo OSI (Camada 1). A diferença entre o hub e o repetidor muitas vezes é o número de portas que cada um oferece Propaga broadcast, ou seja, quadros enviados a uma porta são replicados às demais portas Torna a rede mais lenta Opera no modo de comunicação HALF-DUPLEX (Comunicação unidirecional). São semelhantes aos repetidores, a diferença é o número de portas 8

9 LAN Local Área Network HUB HUB 9

10 LAN Local Área Network SWITCH Equipamento de rede utilizado para a distribuição e segmentação de LAN s assim como os HUB s. A diferença entre o hub e o switch é que este ultimo tomam decisões com base no endereço MAC, de forma que transmitem seus quadros de dados somente à porta de destino do quadro. Não propagam BROADCAS e Devido a isso os Switch s tornam as LAN s muito mais eficientes. Opera no modo FULL-DUPLEX (bidirecional) ao contrario do HUB que opera no modo de comunicação HALF-DUPLEX (unidirecional). Quando recebe um quadro a ser transmitido, ele consulta sua tabela interna (MAC-ADDRESS). Se o endereço MAC de destino constar nessa tabela ele sabe para qual porta deve enviar o quadro. 10

11 LAN Local Área Network SWITCH Característica Atuam na camada e 2 do modelo ISO/OSI (Enlace) Se administrável atua na camada 3 do modelo ISO/OSI (Rede) Fácil escalabilidade (crescimento) De acordo com o modelo podem ser administrados por software Também de acordo com o modelo podem ser criadas VLAN Uplinks de alta velocidade Modo de comunicação FULL-DUPLEX 11

12 LAN Local Área Network SWITCH Departamental Modular Cascateamento Departamental Empilhável 12

13 LAN Local Área Network SWITCH Empilhamento A interligação ocorre através de uma porta específica para empilhamento ("stack") e cada fabricante possui um tipo de interface própria a qual possui velocidade de transmissão maior que a velocidade das portas de conexão. O empilhamento é recomendável apenas entre equipamentos de mesmo fabricante com vistas à garantia de funcionalidade. Os equipamentos assim empilhados tornam-se um único equipamento. 13

14 LAN Local Área Network SWITCH 14

15 LAN Local Área Network SWITCH Cascateamento Vários ativos de rede podem ser interligados em uma configuração hierárquica caracterizando o que se chama de cascateamento. No cascateamento, a interligação se dá através de uma porta de um equipamento com a outra porta de outro equipamento, sendo a largura de banda limitada à velocidade da porta (10/100/1000 Mbps). Antigamente, utilizavam-se portas específicas para este fim, chamadas de portas MDI-II (UpLink). Essas portas aceitam cabeamento comum, dispensando a utilização de cabo CROSS-OVER, pelo fato de realizarem a inversão internamente. Porém, os equipamentos mais novos (incluindo alguns hubs e switches de 10/100 Mbps e TODOS os dispositivos de 1 Gbps ou 10 Gbps) disponibilizam "Auto MDI/MDIX" para automaticamente selecionar a configuração apropriada quando um cabo Ethernet é conectado de maneira que qualquer porta pode ser utilizada para o cascateamento. 15

16 LAN Local Área Network SWITCH 16

17 LAN Local Área Network SWITCH Conexões com respectivos endereços IP Gateway

18 LAN Local Área Network Dispositivos de comunicação de rede Antena - Rádio Placa de Rede PCI-Ethernet Placa de rede PCI-Wireless Satélite ou Rádio Fibra Óptica Satélite Cabo Coaxial PLC Power Line Communications Satélite UTP/STP Cabo Par-Trançado 18

19 LAN Local Área Network Placa de Rede - NIC As placas de redes são dispositivos que tem como finalidade principal a realização da comunicação entre os demais ativos de redes e computadores. São também denominadas NIC (Network Interface Card) e interagem com os demais elementos da rede através da camada física (1) do modelo de referência ISO/OSI. Suas taxas de transmissões são de 10 Mbps / 100 Mbps / 1000 Mbps para o padrão Ethernet e de 4 Mbps e 16 Mbps para o padrão Token Ring. As placas de rede que com encaixes para mais de um tipo de cabo são chamadas placas combo. A existência de 2 ou 3 conectores serve apenas para assegurar a compatibilidade do dispositivo com vários cabos de rede diferentes. Naturalmente só poderá utilizar um conector por vez. 19

20 LAN Local Área Network Dispositivos de comunicação de rede NIC - Combo 20

21 Tecnologias de Rede Topologias Arquitetura REDE LOCAL WLAN Wireless Local Area Network Rede de Área Local sem Fio 21

22 WLAN Wireless Local Área Network O que é uma rede se fio? Uma rede sem fio (Wireless) é uma tecnologia que permite a comunicação entre equipamentos sem a necessidade de utilizar cabos. Os equipamentos enviam e recebem sinais através do ar, utilizando uma faixa de frequência não licenciada, portanto, não necessitam de permissão para seu uso. A rede sem fio permite uma maior mobilidade e redução de custo em relação às redes tradicionais, por que sua instalação é mais simples e rápida. 22

23 WLAN Wireless Local Área Network Regulação e Regulamentação do Padrão Para que os equipamentos possam se comunicar entre si, devem utilizar os mesmos padrões de comunicação. A rede sem fio Wi-Fi está baseada no padrão IEEE , criada pelo Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE), que define o conjunto de regras para a comunicação sem fio de diferentes tipos e equipamentos. No Brasil, a ANATEL é o órgão regulador responsável pela certificação dos equipamentos sem fio. 23

24 WLAN Wireless Local Área Network Meios de Transmissão de dados Ar e Ondas Presentes no local de trabalho, residências, instituições educacionais, em cafés, aeroportos, shoppings, bares, esquinas dentre outras localidades, as LANs sem fio são uma das mais importantes tecnologias de rede de acesso com mobilidade. Embora muitas tecnologias e padrões para LANs sem fio tenham sido desenvolvidos na década de 90, uma classe particular de padrões surgiu claramente como a vencedora a LAN sem FIO IEEE , também conhecida como Wi-Fi. Depois da homologação da arquitetura pelos órgãos padronizadores e fiscalizadores, surgiram outros padrões para a tecnologia Wi-Fi, dentre elas: a b g dentre outras. 24

25 WLAN Wireless Local Área Network Meios de Transmissão de dados Ar e Ondas As redes wireless (redes sem fio) são soluções normalmente aplicadas onde uma infraestrutura de cabeamento convencional (cobre ou fibra óptica) não pode ser utilizada. Embora ainda persistam algumas dúvidas e discussões sobre a confiabilidade e eficiência das redes sem fio no que diz respeito à segurança na transmissão da informação, existe um consenso sobre sua fácil configuração, eficiente controle e gerenciamento de dispositivos e simplicidade para alterações do layout. 25

26 WLAN Wireless Local Área Network Meios de Transmissão de dados Ar e Ondas Atualmente a grande maioria das redes wireless permite plena conectividade e atende aos padrões e normas dos organismos internacionais. Isto significa que, uma vez utilizando equipamentos padronizados, redes wireless podem ser interconectadas com as redes de cabeamento convencional sem maiores problemas e computadores utilizando dispositivos wireless interagem com computadores da rede cabeada e vice-versa sem qualquer restrição. Por esse motivo, podem ser utilizadas em WAN s ou LAN s, seja para a conexão de pontos distantes, seja simplesmente para diminuir ou eliminar o cabeamento existe na rede local, por exemplo. 26

27 WLAN Wireless Local Área Network Evolução do Padrão IEEE À medida que a tecnologia de redes sem fio Wi-Fi evoluía, o padrão IEEE foi expandido de forma a melhorar aspectos da rede como a taxa de transmissão e a segurança. Essas melhorias foram incorporadas sob a forma de emendas, designadas por letras acrescentadas ao nome do padrão, como o IEEE g. 27

28 WLAN Wireless Local Área Network Funcionamento Utiliza portadoras de rádio ou infravermelho para estabelecer a comunicação de dados entre os pontos da rede. Os dados são modulados na portadora de rádio e transmitidos através de ondas eletromagnéticas. Múltiplas portadoras de rádio podem coexistir num mesmo meio sem que uma interfira na outra. Para extrair os dados o receptor sintoniza numa frequência específica e rejeita as outras portadoras de frequências diferentes. Num ambiente típico o dispositivo transceptor (transmissor/receptor) ou ponto de acesso (access point) é conectado a uma rede local Ethernet convencional (com fio). Os pontos de acesso não apenas fornecem a comunicação com a rede convencional, como também intermediam o tráfego com os pontos de acesso vizinhos, num esquema de micro células com roaming semelhante a um sistema de telefonia celular. 28

29 WLAN Wireless Local Área Network Meios de Transmissão de dados Ar e Ondas Como o próprio nome sugere, Wireless é o roteador para redes sem fio (wi-fi). O padrão IEEE g trata das especificações que definem como os dispositivos vão se comunicar entre si. Os números são um referencial de rede sem fio desenvolvido nos EUA. 29

30 WLAN Wireless Local Área Network Alcance Alcance ou área de cobertura do sinal de uma rede sem fio é a distância máxima com que um equipamento é capaz de trocar informações com uma rede sem fio. O alcance de um rede sem fio pode chegar até 300m em ambientes abertos e sem obstáculos. Em ambientes fechados, com paredes, portas e até mesmo pessoas entre os equipamentos, em geral o alcance fica em torno de 50m. 30

31 WLAN Wireless Local Área Network Frequência É a taxa com que a onda eletromagnética se alterna. É usualmente medida em Hertz. Enquanto as estações de rádio e TV necessitam de autorização para uso das frequências em suas transmissões, as redes sem fio utilizam frequências que não necessitam de autorização para o seu uso. Frequência de 2,4 GHz e 5 GHz. Por não necessitarem de licenciamento, estas frequências também são utilizadas por outros equipamentos, como forno de micro-ondas, telefones sem fio e dispositivos Bluetooth 31

32 WLAN Wireless Local Área Network Meios de Transmissão de dados Ar e Ondas Wireless 32

33 WLAN Wireless Local Área Network Meios de Transmissão de dados Ar e Ondas Antena - Rádio Satélite ou Rádio Placa de rede Wireless Satélite Antena - Satélite Acces Point Roteador - WiFi São os meios responsáveis pela transmissão dos dados e propagação através do ar. 33

34 WLAN Wireless Local Área Network Meios de Transmissão de dados Ar e Ondas Antena - Rádio Satélite ou Rádio Placa de rede Wireless Satélite Antena - Satélite Acces Point Roteador - WiFi São os meios responsáveis pela transmissão dos dados e propagação através do ar. 34

35 WLAN Wireless Local Área Network Funcionamento Utiliza portadoras de rádio ou infravermelho para estabelecer a comunicação de dados entre os pontos da rede. Os dados são modulados na portadora de rádio e transmitidos através de ondas eletromagnéticas. Múltiplas portadoras de rádio podem coexistir num mesmo meio sem que uma interfira na outra. Para extrair os dados o receptor sintoniza numa frequência específica e rejeita as outras portadoras de frequências diferentes. Num ambiente típico o dispositivo transceptor (transmissor/receptor) ou ponto de acesso (access point) é conectado a uma rede local Ethernet convencional (com fio). Os pontos de acesso não apenas fornecem a comunicação com a rede convencional, como também intermediam o tráfego com os pontos de acesso vizinhos, num esquema de micro células com roaming semelhante a um sistema de telefonia celular. 35

36 WLAN Wireless Local Área Network Redes AD HOC Uma rede Ad Hoc permite que dispositivos móveis possam formar uma rede em áreas onde não há uma infraestrutura pré-definida de comunicações. Constituem um tipo de configuração de rede de dispositivos (nós) em que não há um nó central para o qual convergem todas as informações vindas dos outros nós, eliminando, assim, a necessidade de um dispositivo roteador central ou ponto de acesso que faça a comunicação da rede com outros destinos. A ligação entre cada nó é independente das outras existentes na rede, de maneira que, se uma ligação falhar, seja por perda de conexão ou falha do próprio dispositivo, as outras ligações continuam funcionando. 36

37 WLAN Wireless Local Área Network Redes AD HOC Do latim, "Ad Hoc" é uma expressão que significa "para este fim. Um dos exemplos mais difundidos de rede Ad Hoc é o Bluetooth piconet, onde a conexão é iniciada pelo nó mestre, e os demais tomam o papel de nós escravos, comportando até oito dispositivos interligados. A flexibilidade e conveniência são as principais vantagens desse tipo de configuração de rede, contudo esses mesmos atributos também introduzem suas principais desvantagens. A falta de uma infraestrutura definida adiciona novas características, complexidades e designs que são específicos pra esse tipo de rede e ainda não estão bem consolidados. 37

38 WLAN Wireless Local Área Network Redes AD HOC 38

39 WLAN Wireless Local Área Network Redes Infraestrutura A maioria das WLANs sem fio em operação são redes com infraestrutura. Nelas, a transferência de dados acontece sempre entre uma estação e um ponto de acesso AP (Access Point). Os APs são nós especiais responsáveis pela captura e retransmissão das mensagens enviadas pelas estações. A transferência de dados nunca ocorre diretamente entre duas estações. O AP também pode agir como uma ponte para outra rede (cabeada ou sem fio) 39

40 WLAN Wireless Local Área Network Redes Infraestrutura Essa estrutura é típica de uma rede com topologia em estrela, onde um elemento central (no caso, o AP) controla o fluxo de toda a rede. Esse tipo de rede pode usar diferentes esquemas de acesso, com ou sem colisão. Colisões podem ocorrer se as estações junto com o AP não são coordenados. Entretanto, quando somente o AP controla o acesso ao meio, nenhuma colisão é possível 40

41 WLAN Wireless Local Área Network Redes Infraestrutura Essa estrutura é típica de uma rede com topologia em estrela, onde um elemento central (no caso, o AP) controla o fluxo de toda a rede. Esse tipo de rede pode usar diferentes esquemas de acesso, com ou sem colisão. Colisões podem ocorrer se as estações junto com o AP não são coordenados. Entretanto, quando somente o AP controla o acesso ao meio, nenhuma colisão é possível. É possível integrar a redes ethernet conectando o seu ponto de acesso (access point) ao concentrador (switch) de redes cabeadas, para utilizar dos seus recursos e comunicar-se com outros dispositivos. 41

42 WLAN Wireless Local Área Network Redes Infraestrutura Rede Ethernet Interconectada a Infraestrutura Sem Fio Infraestrutura Sem Fio 42

43 Arquiteturas WAN MAN

44 REDES EXTERNAS WAN - Wide Area Network Rede de Longa Distância Professor Airton Ribeiro Fevereiro

45 WAN Rede de Longa Distência São os meios responsáveis pela transmissão dos dados e propagação através do ar. Rádio Satélite 45

46 WAN Rede de Longa Distência A WAN pode ser considerada como qualquer rede que exceda aos limites geograficos da LAN. Geralmente as WAN s têm longo alcance. Existem WANs que possuem área de alcance entre países, continentes até mesmo mundial. A primeira rede deste tipo surgiu em 1965 quando um computador em Massachussets e outro na Califórnia foram ligados entre si. Atualmente, a maior WAN existente é a Internet. As conexões de rede de longa distância são muito utilizadas por empresas de telefonia, onde costumam fornecer serviços de acesso à Internet ao Brasil. Além da intenet também existe as conexões de longa distância denominadas CONEXÕES PRIVADAS. As empresas costumam utilizar este tipo de conexão para interligar filias geograficamente distantes. Essa conexão é considerada segura uma vez que é estabelecido uma PONTE entre essas empresa. Satélite 46

47 WAN Rede de Longa Distência ROTEADOR Ethernet É um equipamento utilizado para comutação de protocolos, comunicação entre diferentes redes de computadores provendo a comunicação entre redes geograficamente distantes. Os roteadores utilizam tabelas de rotas para decidir sobre o encaminhamento de cada pacote de dados recebido. Eles preenchem e fazem a manutenção dessas tabelas executando processos e Satélite protocolos de atualização de rotas, especificando os endereços e domínios de roteamento. O administrador pode fazer a configuração estática das rotas para a propagação dos pacotes ou pode configurar o roteador para que este atualize sua tabela de rotas através de processos dinâmicos e automáticos. 47

48 WAN Rede de Longa Distência ROTEADOR Ethernet Característica Operam na camada e 3 do modelo ISO/OSI (REDE) Seleciona a rota mais apropriada para encaminhar os pacotes recebidos Utilizam os protocolos de roteamento RIP, OSPF, IGRP, BGP, EGP Satélite Interligam redes geograficamente distantes Geralmente é definido como GATEWAY PADRÃO da rede 48

49 WAN Rede de Longa Distência ROTEADOR Ethernet Roteador Corporativo Mais indicados para médios ambientes de TI Satélite Roteador Comercial - Domestico Indicados para Pequenas Rede Roteador Corporativo Mais indicados para Datacenter Cabo V35 49

50 WAN Rede de Longa Distência ROTEADOR Ethernet Satélite 50

51 WAN Rede de Longa Distência ROTEADOR Ethernet Satélite 51

52 WAN Rede de Longa Distência ROTEADOR Ethernet Satélite Fonte: Rede Nacional de Ensino e Pesquisa 52

53 Tecnologias de Rede Topologias Arquitetura Entidades Padronizadoras e Certificadoras REDE EXTERNA MAN - Metropolitan Area Network Rede de Área Metropolitana 53

54 MAN Metropolitan Area Network As redes metropolitanas são redes de dimensão média, ocupam aproximadamente o espaço de uma cidade, constituída de uma ou mais redes LANs. Portanto, uma MAN pode abranger um grupo de escritórios vizinhos, campus universitário ou uma cidade inteira e pode ser privada ou pública. Este tipo de rede pode transportar voz e dados podendo inclusive ser associado à rede de televisão a cabo local. As MANs são comuns em universidades hospitais e em organizações com várias delegações espalhadas ao longo de espaço metropolitano. As características mais importantes de uma MAN são: Interligação de LANs com uma distância que cobrem uma cidade ou campus Utilizam tecnologias semelhantes as LANs (Ethernet, Token Ring, etc.) Apresentam uma taxa de erro um pouco maior que a das LANs por causa do tamanho Otimizam a relação custo/benefício devido à utilização de tecnologias semelhantes às das LANs. Satélite 54

55 MAN Metropolitan Area Network Satélite 55