UNIDADE 7: Componentes da Rede Redes de Computadores 1

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1 UNIDADE 7: Componentes da Rede Redes de Computadores 1 Profª Patrícia Graciela Pagliuca Lucas do Rio Verde-MT, abril de 2012

2 Sumário O que são? Sofware de comunicação Cliente de acesso Servidor Estação de Trabalho Meio de comunicação Placa de rede 2 Cabeamento (Cabos: Coaxial, Par Trançado e Fibra óptica) Equipamentos Ativos (Repetidor, HUB, Bridge, Algoritmo Spanning Tree, Switch, Virtual LAN e Roteador) Modems Referências Exercícios

3 O que são??? Componentes de uma rede são os equipamentos necessários para montar uma rede, ex.: cabos, conectores, concentradores (HUB) ou comutadores (Switch), placas de rede, sistema operacional e cliente de acesso. (MENDES, 2007) 3

4 Software de comunicação O Sistema Operacional de Rede (SOR) é o componente responsável por garantir que o servidor de rede se mantenha estável, respondendo a todos os pedidos dos usuários de forma rápida e segura. Ex.: O Novell NetWare 4.11 é um NOS, Network Operation System ou Sistema operacional de Rede, para redes de computadores Cliente/Servidor, que suporta clientes de vários tipos de sistemas operacionais. (MENDES, 2007) 4

5 Cliente de Acesso É o software que permite a comunicação da estação de trabalho com o servidor e com a Internet. (MENDES, 2007) 5

6 Servidor Utilizado em redes Cliente/Servidor, nas quais os servidores ficam o tempo todo à disposição da rede, apenas para fornecer recursos compartilhados aos usuários. Eles são dimensionados p/ essa tarefa, com bastante espaço em disco, grande capacidade de memória RAM, boa capacidade de processamento, bons componentes, boa ventilação, sistemas inteligentes de Backup e tolerância a falhas. O uso de servidores dedicados permite também um melhor gerenciamento dos usuários e do uso dos recursos, podendo controlar quem entra no sistema e quais recursos podem acessar. (MENDES, 2007) 6

7 Estação de Trabalho Workstation ou Personal Computer Desktop, são computadores que fazem parte da rede e são dedicados aos usuários da rede local. Fazem o papel de Clientes quando acessam servidores e são usados em redes Ponto-a-Ponto. (MENDES, 2007) 7

8 Meio de Comunicação Este nome é dado aos cabos que conduzirão as tensões elétricas entre o computador origem e o destino, no caso: cabos de cobre ou luminosidade. (MENDES, 2007) 8

9 Placa de Rede São equipamentos internos instalados nos computadores para tornar possível a comunicação entre as estações de trabalho e entre as estações e o servidor, também são conhecidas po NIC (Network Interface Card). (MENDES, 2007) 9

10 Cabeamento Trata-se dos conjuntos de cabos, que podem ser coaxial, fibra óptica ou cabo par trançado dos tipos UTP ou STP. A seguir falaremos um pouco sobre alguns cabos utilizados para montar as redes de computadores. (MENDES, 2007) 10

11 Cabo Coaxial (Oliveira) O cabo coaxial foi um dos primeiros tipos de cabos usados em rede. Ele possui um fio que transmite os dados, uma camada de resina, uma malha que funciona como blindagem contra interferências eletromagnético e envolto por uma camada de PVC. O cabo coaxial mais utilizado, chamado cabo coaxial fino ou 10Base2 utiliza em suas extremidades conectores chamados BNC. VANTAGENS DESVANTAGENS Sua blindagem permite que o cabo seja longo o suficiente. Mais barato que o par trançado blindado. Por não ser flexível o suficiente, quebra e apresenta mau contato com facilidade. Mais caro que o par trançado sem blindagem. Melhor Imunidade contra ruídos e contra atenuação de sinal que o par trançado sem blindagem. Taxa de transferência máxima 10 Mbps. 11

12 Cabo Coaxial 12

13 Cabo Par Trançado (Oliveira) O par trançado é o tipo de cabo mais usado atualmente. Existem basicamente dois tipos de cabo par trançado: sem blindagem, também chamado de UTP (Unshielded Twisted Pair), e com blindagem, também chamado STP (Shielded Twisted Pair). A diferença entre eles é justamente a existência de uma malha em volta do cabo protegendo-o contra interferências eletromagnéticas. O par trançado mais popular é o sem blindagem. Esse tipo de cabo utiliza um conector chamado RJ-45, a maioria das redes hoje em dia utiliza esse sistema de cabeamento. 13

14 Cabo Par Trançado (Oliveira) O par trançado sem blindagem possui uma ótima proteção contra ruídos. Nele, os fios são enrolados um no outro, o que aumenta a sua proteção eletromagnética. Por isso, esse tipo de cabo é chamado de par trançado: os fios são agrupados de 2 em 2 e enrolados. No cabo par trançado tradicional, existem 4 pares de fio, utiliza 2 pares p/ trafego de pacotes, um p/ transmissão de dados(td) e outro p/ a recepção de dados(rd). Como utilizam canais separados p/ transmissão e p/ a recepção, é possível utilizar a comunicação full-duplex com esse tipo de cabo, ou seja, é possível transmitir e receber dados ao mesmo tempo. 14

15 Cabo Par Trançado (Oliveira) O sistema de cabeamento 10 BaseT original utiliza o seguinte padrão EIA/TIA 568 A. Cabo par Trançado Cross-over: Apenas dois micros usando par trançado. Se você pretende conectar somente 2 micros em rede e não há planos de se instalar mais micros, a configuração mais barata é conectar esses 2 micros através de um cabo par trançado. Esse cabo poderá ter até 100 metros de extensão. Você terá de preparar um cabo do tipo cross-over ou então você pode pedir p/ o próprio pessoal da loja onde você comprar o cabo prepará-lo p/ você. 15

16 Cabo Par Trançado (Oliveira) Se você quiser preparar o cabo sozinho, você precisará de um alicate p/ crimpar e dois conectores RJ-45, para instalar nas pontas do cabo. O cabo par trançado possui oito fios e a ligação deverá ser feita da seguinte maneira: 16

17 Cabo Par Trançado (Oliveira) VANTAGENS DESVANTAGENS Fácil instalação Cabo curto (máximo 90 metros) Barato Interferência eletromagnética Instalação flexível

18 Cabo de Fibra Óptica (Oliveira) A grande vantagem da fibra ótica não é nem o fato de ser uma mídia rápida, mas sim o fato de ela ser totalmente imune a interferências eletromagnéticas. Na instalação de redes em ambientes com muita interferência (como em uma indústria, por ex.), a melhor solução é a utilização de fibra ótica. A fibra ótica, sob o aspecto construtivo, é similar ao cabo coaxial sendo que o núcleo e a casca são feitos de sílica dopada (uma espécie de vidro) ou até mesmo plástico, da espessura de um fio de cabelo. No núcleo é injetado um sinal de luz proveniente de um LED ou laser, modulado pelo sinal transmitido, que 18 percorre a fibra se refletindo na casca.

19 Cabo de Fibra Óptica (Oliveira) A fibra pode ser multímodo ou monomodo. Em linhas gerais, sem a utilização de amplificadores, a primeira tem capacidade de transmissão da ordem de 100 Mbps a até cerca de 10 km (mais empregadas em redes locais), enquanto que a segunda alcança algo em torno de 1 Gbps a uma distância de por volta de 100 km (empregadas em redes de longas distâncias). Além das características de transmissão superiores aos cabos metálicos, a fibra por utilizar luz, tem imunidade eletromagnética. 19

20 Cabo de Fibra Óptica (Oliveira) Em contrapartida, seu custo é superior, é mais frágil requerendo que seja encapsulada em materiais que lhe confiram uma boa proteção mecânica e necessita de equipamentos microscopicamente precisos para sua conectorização, instalação e manutenção. Em redes locais de grande porte, normalmente se emprega a fibra ótica interligando os hubs, colapsados em switches e/ou roteadores que isolam os diversos segmentos, formando assim o backbone (espinha dorsal) da rede. 20

21 Cabo de Fibra Óptica (Oliveira) VANTAGENS Velocidade Isolamento elétrico O cabo pode ser longo Alta taxa de transferência DESVANTAGENS Muito caro Difícil de instalar Quebra com facilidade Difícil de ser remendado 21

22 Conectores (Oliveira) Servem para fazer a ligação da placa de rede ao concentrador. É óbvio que o tipo de conector adotado deve ser o mesmo que estiver disponível na placa de rede. E caso a placa de rede seja de um modelo antigo, com vários conectores diferentes, apenas um tipo pode ser usado por vez. A escolha do cabo segue o mesmo critério. As redes atuais utiliza conectores RJ-45, fibra óptica ou ondas de rádio (sem fio). 22

23 Transmissão sem fio (BIASSE, 2007) Com a necessidade da informação on-line, usuários necessitam cada vez mais de acessos e equipamentos móveis sem a presença de equipamentos terrestres. Em 1865, James Clerck Maxwell formulou sua teoria em que diz: "Os elétrons ao se movimentarem criam ondas eletromagnéticas que podem e propagar no espaço livre, inclusive no vácuo. Esta teoria foi comprovada e observada por Heinrich Hertz em 1887, sendo seu nome dado à unidade de frequência. Como unidades de medidas relacionadas às ondas eletromagnéticas, têm-se: 23

24 Transmissão sem fio (BIASSE, 2007) Freqüência (f) - número de oscilações por segundo de uma onda eletromagnética; Comprimento de onda (l) - a distância entre dois pontos de máximo (ou mínimo) consecutivos de uma onda eletromagnética; Princípio de transmissão (c) - quando se instala uma antena com o tamanho apropriado em um circuito elétrico, as ondas eletromagnéticas geradas podem ser transmitidas e recebidas por um receptor localizado a uma certa distância. No vácuo todas as ondas eletromagnéticas viajam a mesma velocidade independente da frequência, isto é, pela velocidade da luz. 24

25 Transmissão de rádio (BIASSE, 2007) As ondas de rádio estão na faixa de alguns khz a alguns MHz. Podem percorrer longas distâncias e são de grande penetração mesmo em locais fechados como prédios. As propriedades das ondas de rádio dependem da frequência: Nas faixas mais baixas atravessam obstáculos, mas a potência diminui à medida que a distância da origem aumenta (1/r3 no ar); Nas faixas mais altas as ondas de rádio tendem a viajar em linha reta e a ricochetear nos obstáculos. Porém, as antenas são unidirecionais, ou seja, com visada direta onde uma antena tem que enxerga a outra, como no caso do 25 UHF.

26 Transmissão Microondas (BIASSE, 2007) Acima de 100 MHz, as ondas trafegam em linha reta e por esta razão podem ser captadas com mais facilidade, mas por outro lado não atravessam obstáculos. As microondas viajam em linha, utilizam antenas unidirecionais e podem percorrer longas distâncias, mas precisam de repetidores. A partir de 8 GHz, devido aos seus poucos centímetros de l, surge um problema, a absorção pela água (chuva). A transmissão microondas é muito utilizada em telefonia de longa distância, aparelhos celulares e distribuição de sinais de televisão. 26

27 Transmissão Infravermelha (BIASSE, 2007) P/ fazer a interligação de computadores sem usarmos cabos, em vez de usarmos ondas de rádio, podemos usar luz infravermelha. É o caso de rede local sem fio, especialmente aquelas onde há necessidade de se conectar notebooks (por ex., em empresas onde há funcionários que fazem visitas em clientes usando um notebooks e posteriormente necessitam transmitir os dados coletados para a rede da empresa). Existem dois métodos de transmissão de dados usando luz infravermelha: transmissão direta e transmissão difusa. Essas duas técnicas podem ser comparadas à transmissão direcional e à transmissão não-direcional de ondas de rádio. 27

28 Transmissão Laser (BIASSE, 2007) Tecnologia similar à infravermelha, só que usando um outro comprimento de onda (isto é, um outro tipo de luz) p/ as transmissões. A diferença entre transmissões usando laser e usando luz infravermelha é que a transmissão laser é altamente direcional, isto é, os dispositivos de transmissão e recepção necessitam estar perfeitamente alinhados. Nas transmissões usando luz infravermelha, existe um ângulo de abertura e, com isso, os dispositivos não precisam estar perfeitamente alinhados. A vantagem do laser sobre o infravermelho é o alcance, que é muito maior. Em compensação, qualquer obstáculo, por menor que seja, impede a transmissão. Isso inclui 28 inclusive fumaça e pingos de chuva.

29 Telefones Celulares (BIASSE, 2007) Atualmente existem diversos tipos de sistemas celulares atuando em diversas faixas de frequência, empregando várias tecnologias: TDMA, CDMA, GSM e outras. Os primeiros celulares utilizaram sinais analógicos e atualmente todos empregam tecnologia de transmissão digital. 29

30 Satélite de Comunicação (BIASSE, 2007) Um satélite pode ser considerado como um grande repetidor de microondas colocado no céu. Contém diversos transponders, equipamentos que amplificam os sinais de entra e os retransmitem em outra frequência. Cada transponder recebe uma parte do espectro, para evitar a interferência nos canais de entrada. Os satélites geossíoncronos são satélites de baixa altitude, desta forma fica um período de tempo curto à vista das estações terrestres. 30

31 Sistema Telefônico (BIASSE, 2007) A necessidade de interligar computadores em rede, em algumas situações, pode apresentar soluções que não sejam caseiras ou da própria empresa. Quando redes de computadores estão a uma grande distância geográfica, os custos de interligação via cabo de par ou outros meios chegam a ser proibitivos. Para a distância de alguns quilômetros pode ser que o lançamento de cabos seja inviável ou mesmo a exploração dos serviços de transmissão de sinais seja concessão de uma empresa prestadora de serviços. 31

32 Sistema Telefônico (BIASSE, 2007) P/ interligarem-se estas redes de computadores podemos utilizar dos serviços oferecidos pela empresa prestadora de serviços, ou adaptarmos um serviço por ela oferecido. Porém, é necessário lembrarmos que os meios físicos de transmissão nestas concessionárias de serviço foram projetados p/ transmissão de voz e quando utilizamos estes circuitos p/ transmitir dados o resultado não é o mesmo obtido em LANs (em redes locais alguns Mbps e nos circuitos de voz alguns Kbps). P/ compreender melhor estes circuitos, é importante analisar a estrutura do sistema telefônico e suas 32 técnicas.

33 Equipamentos de Rede Os Equipamentos de redes LAN estão divididos em passivos e ativos. Entre os passivos temos os cabos, os conectores e o patch panel, equipamentos necessários p/ garantir que os equipamentos ativos consigam transportar os bits. Os equipamentos ativos, em redes LAN, são os responsáveis pela geração e pelo transporte dos bits (tensões elétricas) entre os equipamentos da rede. Ex.: HUBs, switchs e roteadores, os quais garantem uma comunicação confiável com o desempenho requerido pela aplicação. (MENDES, 2007) 33

34 Equipamentos Ativos São utilizados para a interligação das estações de trabalho a outros computadores da rede são os concentradores (HUB) e os comutadores (Switch). O HUB tem a característica de formar dentro de seus circuitos um barramento Ethernet, que permite todos os computadores conectados a ele possam se comunicar e ainda faz regeneração do sinal digital transmitido, o que é importante devido o sinal ser degradado ao percorrer o caminho entre o computador origem e o destino. (MENDES, 2007) 34

35 Equipamentos Ativos O Switch também permite que os computadores ligados a ele se comuniquem e ainda regenera o sinal recebido. Cada conexão oferecida pelo switch é um novo barramento Ethernet e, desta forma, oferece para cada equipamento conectado a ele uma banda passante exclusiva, excluindo o problema de colisão, o que não acontece com os HUBs. A seguir falaremos sobre: Repetidor, HUB, Bridge, Algoritmo Spanning Tree, Switch, Virtual LAN (VLAN) e Roteador. (MENDES, 2007) 35

36 Repetidor É um equipamento que tem por objetivo ampliar o tamanho da rede, ou seja, uma máquina poderá transmitir dados para outra máquina localizada a uma distância maior do que a normalmente alcançada sem o uso desse equipamento. Ele funciona como um amplificador de sinais, regerando o sinal recebido em uma porta e retransmitindo esse sinal para outra porta. Repetindo as tensões elétricas para todas as portas de saída, gerando problemas para rede, pois todos os computadores terão que analisar se é o receptor (comparando o endereço MAC). (MENDES, 2007) 36

37 Repetidor Ele opera na camada física do modelo OSI e Ethernet, não possui condições de analisar os quadros de dados recebidos e não identifica o segmento ou o computador para o qual o quadro é destinado, sua única função é estender o cabeamento da rede. Regras de segmentação: não se pode estender uma rede Ethernet sem o uso das regras impostas pelo IEEE. Os padrões variam de acordo com a taxa de transmissão da rede e são aplicadas a equipamentos derivados (HUB). (MENDES, 2007) 37

38 Repetidor Redes Ethernet 10 Mbps: O IEEE recomenda que uma rede que opera a 10 Mbps deve possuir no máximo 4 repetidores ligados em série entre 5 segmentados de cabo, sendo que no máximo 3 segmentos podem ter computadores conectados. Ou seja, a maior distância entre 2 computadores da rede não pode cruzar por + de 4 repetidores e 5 segmentos, os quais apenas 3 poderão ter computadores conectados. Assim, podemos montar uma rede que possua 4 ou + repetidores e ainda 5 ou + segmentos, desde que seja respeitada a distância máxima entre as máquinas, a rede 38 funcionará corretamente. (MENDES, 2007)

39 Repetidor Redes Fast Ethernet 100 Mbps: o comprimento da rede não pode passar 205 metros, sendo 100 metros entre o 1 o HUB e o computador, 5 metros entre os HUBs e 100 metros entre o 2 o HUB e o 2 o computador. O padrão Fast Ethernet define 2 tipos de repetidos: classe I e classe II. O repetidor classe I permite apenas a interconexão entre 2 segmentos e o de classe II são mais flexíveis e permitem a interconexão de mais 1 repetidor classe II, possibilitando atingir os 205 metros comentados. (MENDES, 2007) 39

40 Repetidor Os repetidores devem ser catalogados em n os romanos, centrados dentro de um círculo. O de classe I possui grandes esperas e opera traduzindo os sinais de linha de uma porta de entrada para um formato digital, depois traduz p/ sinais de linha e envia p/ outras portas. Os repetidores classe I não podem interligar a outros repetidores p/ expandir a rede, assim todos os computadores serão ligados diretamente no repetidor. Já os de classe II permitem a ligação com + 1 repetidor, sendo este classe II e a distância entre ele não ultrapassar 5 metros. O limite entre o cabo e o repetidor não pode ultrapassar a 100 metros. Ele está limitado a tempos de espera curtos e repete o sinal sem converte-lo. (MENDES, 2007) 40

41 Repetidor Expansão da rede: é possível conectar um switch ou um roteador diretamente a uma porta de um repetidor, sendos estes entendidos como micros e não entrarão no cálculo de segmentos da rede. Redes Gigabit Ethernet 1000 Mbps: o processo de segmentação não permite a interconexão entre repetidores. O HUB representa um repetidor multiportas e está presente em diversas residências e empresas atualmente. (MENDES, 2007) 41

42 Repetidor 42

43 HUB (MENDES, 2007) É um elemento passivo no sentido de que não examina endereços MAC ou IP, sendo assim, opera na camada Física do modelo OSI e padrão Ethernet. Possui diversas configurações e quantidades de portas (4, 8, 16, 24, etc) não existindo limite de portas, mas sim limite p/ conexão entre HUBs, por isso os fabricantes desenvolveram HUB empilhável (stackable), a conexão entre 2 HUBs empilháveis é feita por uma porta especial situada na trazeira do mesmo. A quantidade máxima para empilhamento é de 6 ou 8, definida pelo fabricante. 43

44 HUB (MENDES, 2007) Vantagens: O fato dos HUBs estarem empilhados, e não cascateados, permite que o numero de portas seja estendido, superando o limite de 4 HUBs quando ligados a porta RJ-45 em redes Ethernet a 10 Mbps.HUBs 100 Mbps Classe I e HUBs Gigabit Ethernet não aceitam ser interligados por suas portas de conexão, apenas por empilhamento. Os HUBs 100 Mbps Classe II só permitem que mais 1 HUB Classe II seja interligado por cascateamento. 44

45 HUB (MENDES, 2007) Tipos de HUBs: ativo, passivo, inteligente, empilhável e os que operam em múltiplas velocidades. HUB ativo: possuem repetidores embutidos nas portas em que são conectados os cabos que ligam o HUB ao computador. Esse tipo de concentrador restaura a amplitude, a forma e o sincronismo do sinal quando ele passa por suas portas. HUB passivo: é simples e adequado a instalações que a distribuição física das estações é tal que a degradação do sinal, quando emitido entre as estações interconectadas ao HUB, está no limite aceitável. Ele não recondiciona o sinal como o ativo, 45 devido a isto é mais barato.

46 HUB (MENDES, 2007) HUB inteligente: possuem um modulo de gerenciamento embutido (software), p/ garantir ao administrador da rede os relatórios estatísticos e a situação de cada porta. Assim, o administrador consegue se antecipar a problemas que possam vir a ocorrer, como: falhas em portas, identificação da quantidade de colisões, etc. HUB de múltiplas velocidades: oferece a rede a capacidade de aumentar a sua taxa de transmissão simplesmente trocando a placa de rede, sem a necessidade de troca do HUB. Capacidade alcançada com a utilização de uma memória interna. 46

47 HUB 47

48 Bridge (MENDES, 2007) Opera na camada de enlace do modelo OSI e padrão Ethernet. Ela tem a capacidade de interpretar os quadros que circulam pela rede, ou seja, baseando-se no endereço MAC recebido no quadro, a bridge determina p/ qual segmento o quadro deve ser enviado. Funcionamento: para cada porta, é mantida uma tabela (hash ou bridging) com os endereços MAC das interfaces que estão conectadas a essa porta. A tabela é construída dinamicamente e precisa apenas que seja recebido um quadro Ethernet por uma das portas. 48

49 Bridge (MENDES, 2007) Quando recebe esse quadro, essa porta o analisa e extrai do quadro o endereço MAC de origem, que será então armazenado na tabela. Quando o receptor devolve a requisição a bridge analisa novamente o quadro e extrai o endereço MAC de origem, que será também armazenado na tabela. Se o endereço MAC já existir na tabela, ela verifica p/ qual porta direcionar, caso não exista ela encaminha para todas as portas (= HUB), este processo é conhecido como inundação (flooding). A permanência do endereço MAC na tabela é limitado. 49

50 Bridge (MENDES, 2007) Quando ela recebe um quadro do tipo broadcast em uma porta, ela envia para todas as outras sem consultas sua tabela. Devido os computadores poderem estar mudando de lugar fisicamente, a tabela hash é dinâmica, sendo atualizada em intervalos regulares de tempo, sendo removido os endereços mais antigos. 50

51 Bridge (MENDES, 2007) É comum usar várias bridge em grandes redes, p/ impedir que o tráfego seja distribuído por toda a rede de forma desnecessária. Porém podem ocasionar loops, de modo que os quadros fiquem viajando entre os enquipamentos infinitamente. Para resolver isto foi criado o Algoritmo Spanning Tree, descrito na sequência. 51

52 Bridge 52

53 Algoritmo Spanning Tree (MENDES, 2007) Para evitar tempestades de broadcast e outros problemas associados ao loop de topologia foi desenvolvido o algoritmo Spanning Tree Protocol (STP), padronizado pelo IEEE como 802.1d. Este considera que cada Bridge tem associado um grupo de IDs, sendo um p/ a bridge e outro p/ cada porta da bridge. O ID da bridge é conhecido como bridge ID (BID), sendo composto por 8 bytes, sendo 2 bytes p/ a prioridade e 6 bytes p/ o endereço MAC da bridge. O ID de cada porta possui 16 bits, sendo 6 bits p/ definir a prioridade e 10 bits p/ identificar o nro da porta. 53

54 Algoritmo Spanning Tree (MENDES, 2007) Ao ser ligada, cada bridge presente na rede inicia um procedimento de descobrimento p/ determinar qual será eleita a bridge raiz, ou seja, em um segmento em que existam várias bridges, apenas uma será a de referência (raiz). P/ essa decisão a bridge envia, por meio de broadcasts, quadros especiais chamados de unidades de dados de protocolo de bridge (BPDU), entre todas as bridges interconectadas no mesmo segmento. Ao ser ligada, assume que é a bridge raiz. Contudo, depois da avaliação dos quadros especiais, a bridge raiz é escolhida. 54

55 Algoritmo Spanning Tree (MENDES, 2007) Essa escolha está baseada em uma eleição entre as bridges, sendo que o menor BID ganha a eleição. Uma vez que a raiz é determinada, as restantes calculam o caminho mais curto até ela. A partir do momento da definição da bridge raiz, inicia-se a definição de qual bridge, redundante em outros segmentos, será a designada. Dentro de cada grupo de bridges redundantes, uma se torna a bridge designada, a qual encaminhará quadros entre os segmentos ligados. As outras bridges pertencentes ao segmento redundante não encaminham quadros, entretanto estão prontas p/ 55 entrar em atividade quando a designada falhar.

56 Algoritmo Spanning Tree (MENDES, 2007) A bridge designada será usada para encaminhar os dados à bridge raiz, a qual encaminhará aos computadores ligados a outros segmentos da rede, assim o processo de comunicação redundante será eliminado logicamente. O mapa das rotas da bridge raiz para as bridges designadas é chamado spanning tree. Este tem como desvantagem não garantir o caminho adequado para a transmissão de dados entre os computadores, devido a escolha das bridges designadas ser feita pelo menor BID. 56

57 Switch (MENDES, 2007) Representa uma bridge com múltiplas portas, ou seja, opera na camada de enlace do modelo OSI e padrão Ethernet. Ele analisa o endereço MAC dos quadros e, baseando-se em uma tabela construída de forma dinâmica, decide p/ qual porta chavear o quadro Ethernet semelhante ao bridge. O Switch, por não enviar seus dados a todos os computadores ligados a ele, permite um aumento no desempenho da rede, evitando colisões. Outra vantagem é que mais de uma comunicação pode ser estabelecida simultaneamente, 57

58 Switch (MENDES, 2007) desde que as comunicações não envolvam portas de origem ou destino que já estejam sendo usadas em outra comunicação. Se isto acontecer ele utiliza os buffers disponíveis por porta de transmissão e recepção p/ guardar os dados por um certo tempo. Ele possui 3 métodos de operação: store and forward, fragment free e cut-through. A fragment free é a menos utilizada. 58

59 Switch (MENDES, 2007) Store and forward Esta forma de operação armazena o quadro inteiro p/ então enviá-lo pela porta destino. Nesse método, o switch lerá todo o quadro p/ o buffer e verificará se existem erros de CRC. Se existir algum problema, o quadro será descartado. Se estiver OK, verificará qual é a porta associada ao endereço MAC de destino e encaminhará o quadro. 59

60 Switch (MENDES, 2007) Cut-through Conhecido por fast forwarding. Nesse método assim que o campo do destinatário é recebido, inicia-se o envio do pacote pela porta destino. Esse método é mais eficiente se comparado ao método anterior. Ele lê o endereço MAC (destino) assim que o quadro chega e, depois de descobrir a porta destino, envia o quadro p/ a porta, antes mesmo de recebê-lo complemtamente na porta origem. Este sistema não permite correção de erros, assim ele muda o sistema para store and forward. 60

61 Switch (MENDES, 2007) Fragment free Funciona como o anterior, embora o switch armazene os primeiros 64 bytes do quadro antes de enviá-lo. A razão para isto é que a maior parte dos erros ocorre nos primeiros 64 bytes de um quadro. Ligação entre switch pode ser configurado em Cascata ou Central. 61

62 Switch (MENDES, 2007) Configuração em Cascata: Um switch fica entre um HUB e outro, este será bombardeado de quadros, fazendo com que os computadores ligados ao HUB receberam uma enorme quantidade de quadros desnecessários, tendo colisões. Configuração Central: todos os HUBs da rede conectados a portas do switch fazendo com que o switch apenas redirecione quadros ao HUB em que o equipamento destino esteja conectado. Assim, o desempenho da rede se mantém adequado, pois os HUBs não serão envolvidos na comunicação. 62

63 CONFIGURAÇÃO EM CASCATA 63

64 CONFIGURAÇÃO CENTRAL 64

65 Switch 65

66 Virtual LAN (MENDES, 2007) Ter uma grande quantidade de bridges deixa a rede mais extensa, porém isso pode gerar um problema, teremos uma grande quantidade de broadcasts gerados pela rede viajando pelas extensões. Conforme já comentado, as bridges encaminham os quadros recebidos p/ todas as portas exceto para a que o enviou, em uma grande rede por não ser necessário que todos os computadores divulguem todos os quadros pela rede. P/ evitar essa divulgação generalizada podemos criar grupos de máquinas, as quais receberão somente broadcasts de seu grupo. 66

67 Virtual LAN (MENDES, 2007) As VLANs (Virtual LAN) dividem uma rede LAN em grupos lógicos permitindo que mesmo computadores ligados fisicamente a bridges separadas possam formar uma rede virtual. O resultado é LANs indivuais separadas dentro de uma grande LAN. P/ diferenciar uma VLAN da outra, é atribuido um ID diferente a cada uma delas. Os computadores conseguem se comunicar somente dentro de sua VLAN e mesmo que um esteja fisicamente ligado a um segmento afastado, somente se comunicará com os computadores que possuam o mesmo identificador, ainda que várias 67 bridges estejam entre eles.

68 Virtual LAN (MENDES, 2007) Quando um computador enviar uma mensagem p/ o computador de sua VLAN, a bridge examinará o endereço MAC de destino em sua tabela hash e ainda analisará o número VLAN de onde veio o quadro. Se o ID da VLAN recebido é igual ao número da VLAN da bridge, o quadro será encaminhado. Vantagem: As LANs virtuais são sublans lógicas dentro da LAN, assim cabos ou conexões não precisam ser fisicamente modificados. Se existir alguma mudança na organização física da rede, o administrador poderá refazer a configuração por meio do software fornecido, juntamente com a bridge ou com o switch. 68

69 Roteador (MENDES, 2007) O roteador (router) é o equipamento responsável pela interligação entre redes LANs atuando nas camadas 1,2 e 3 do modelo de referência TCP/IP. Possuem como função a decisão sobre qual caminho o tráfego de informações deve seguir, ou seja, decide por qual caminho deve seguir os pacotes de dados recebidos da camada superior (transporte). Eles inicialmente interpretam o endereço IP contido no pacote de dados e, em seguida, consultam sua tabela de roteamento. 69

70 Roteador (MENDES, 2007) Se o endereço estiver cadastrado, o roteador faz o envio na porta específica; caso contrário, o roteador envia o pacote de dados, depois de serem recebidos pelos roteadores, são desmontados e remontados novamente. Essa característica dos roteadores permite que eles consigam interligar duas redes com arquiteturas diferentes, como: Ethernet e Token Ring. O Protocolo IP (Internet Protocol) é responsável pela comunicação entre máquinas em uma estrutura de rede TCP/IP. 70