APOSTILA DE REDES. Equipamentos mais Usuais. Prof. Alejandro

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1 APOSTILA DE REDES Equipamentos mais Usuais Prof. Alejandro

2 INTRODUÇÃO Hoje não faz muito sentido criar uma LAN isolada do resto do mundo. A necessidade de transferência de dados fruto da redução de custos e da dinamicidade do mundo moderno praticamente impõe esta conexão. Para simplificar o nosso estudo, vamos trabalhar com cinco ativos de rede (INTERNET): Repetidores, Hubs, Switches (2-layer e 3-layer) Relação entre dispositivos e camadas

3 Repetidor: Dispositivo que opera apenas na camada física recebendo um sinal de entrada, regenerando-o e enviando para a porta de saída. Com o objetivo de manter a inteligibilidade dos dados, o repetidor é um regenerador de sinais (não um amplificador), pois refaz os sinais originais (deformados pela atenuação/ruído) tentando anular a interferência do ruído. Por definição, não efetua nenhum tipo de filtragem. Sua utilização requer estudos relacionados ao padrão do meio físico e a susceptibilidade do ruído neste. Funcionamento básico de um Repetidor

4 Hub: Um hub consiste num repetidor multiportas, ou seja, ao receber a informação de uma porta, ele distribui por todas as outras. Com um hub é possível fazer uma conexão física entre diversos computadores com a topologia estrela. Assim, um Hub permite apenas que os utilizadores compartilhem Ethernet e todos os nós do segmento Ethernet irão partilhar o mesmo domínio de colisão. Hierarquia entre HUBs Domínio de colisão Um domínio simples de colisão consiste em um ou mais Hubs Ethernet e nós conectados entre eles. Cada aparelho dentro do domínio de colisão partilha a banda de rede disponível com os outros aparelhos no mesmo domínio. Switches e Bridges são utilizados para separar domínios de colisão que são demasiado grandes de forma a melhorar a performance e a estabilidade da rede. Na figura acima, são vistos 3 hubs interconectando seis estações. Os dois hubs que estão ligando diretamente as estações, são chamados de departamentais, pois geralmente são utilizados para agrupar as conexões de uma sala/departamento. Já o dispositivo superior é chamado de hub de backbone, pois interliga departamentos com conexões ponto-a-ponto.

5 Bridges (pontes) Este dispositivo trabalha na camada física e na camada de enlace, agregando a função de verificar o MAC address da estação que receberá o frame. Com a bridge é possível fazer uma filtragem de entrega, pois ao verificar o MAC address, ela determina que interface receba o frame enviado. O ideal é que as estações não tomem conhecimento da existência da bridge para que as configurações de rede se tornem mais simples. Para isso foi criado o conceito da bridge transparente (IEEE 802.1d) que deve obedecer aos critérios : 1. Os frames devem ser enviados diretamente entre as estações 2. A tabela de encaminhamento deve ser aprendida e atualizada pela bridge 3. O sistema não deve conter loop Filtragem: Capacidade de um dispositivo determinar se um frame (quadro ou pacote) deve ser repassado para alguma interface ou deve ser descartado. A filtragem e o repasse são feitos através de uma tabela de comutação.

6 Switches (camada 2) Um switch de camada 2 corresponde a uma bridge(ponte) multiportas projetado para melhorar a performance da rede uma vez que reduz os domínios de colisão. Com o switch, as estações não brigam para ver quem vai utilizar o meio de transmissão. Um ponto importante deve ser visto no projeto de um switch, a especificação do seu backbone. Imagine um switch de 16 portas de 100Mbps todas transmitindo intensamente. Agora pense que você tem dois switchs, um Xingli-ling e um bom Switch (3Com, Dell ou IBM), onde o primeiro vem com um manual de uma folha, enquanto o segundo especifica o backbone de 1Gbps. Com um backbone mais largo, o switch terá capacidade de efetuar uma maior vazão sem descartar frames, possibilitando uma rede mais rápida e reduzindo as colisões dentro do dispositivo. Assim como o hub, o switch também está associado a topologia estrela. Backbone ("espinha dorsal" ou "rede de transporte", em português) é uma rede principal por onde os dados dos clientes da internet trafegam. Ele controla o esquema de ligações centrais de um sistema mais abrangente com elevado desempenho.

7 Conceito de VLANs Com o crescimento e aumento da complexidade das redes, muitas empresas adotaram as VLANs (redes locais virtuais) para tentar estruturar esse crescimento de maneira lógica. Uma VLAN é, basicamente, uma coleção de nós que são agrupados em um único domínio broadcast, baseado em outra coisa que não a localização física[4]. Abaixo veremos algumas das razões para uma empresa criar as VLANs: * Segurança: Separar os sistemas que contêm dados sigilosos do resto da rede reduz a possibilidade de acesso não autorizado. * Projetos especiais: As tarefas de gerenciar um projeto ou trabalhar com um aplicativo podem ser simplificados pelo uso de uma VLAN que congrega todos os nós necessários. * Desempenho/Largura de banda: Um monitoramento cuidadoso da utilização da rede permite que o administrador crie VLANs que reduzam o número de saltos entre os roteadores e aumentem a largura de banda aparente para os usuários da rede. * Broadcasts/Fluxo de tráfego: A característica principal de uma VLAN é que ela não permite que o tráfego broadcast chegue aos nós que não fazem parte da VLAN. Isso ajuda a reduzir o tráfego de broadcasts. As listas de acesso permitem que o administrador da rede controle quem veja o tráfego da rede. Uma lista de acesso é uma tabela criada pelo administrador nomeando os endereços que têm acesso àquela rede. Broadcast é um endereço IP (último possível na rede) que permite que a informação seja enviada para todas as maquinas de uma LAN, MAN, WAN E TAN, rede de computadores e subredes.

8 * Departamentos/Tipos específicos de cargos: As empresas podem configurar VLANs para os departamentos que utilizam muito a Internet ou VLANs que conectam categorias específicas de empregados de departamentos diferentes (gerentes ou pessoal de vendas). Hoje na maioria dos switches (bons, é claro!), você pode criar uma VLANs. Para cria uma VLAN basta configurar os parâmetros da VLAN (nome, domínio e configuração das portas), depois conectar os dispositivos às portas. Ao criar mais de uma VLAN em um switch, estas não podem se comunicar diretamente por ele, necessitando assim configurar o switch com função de encaminhamento entre VLANs, porém, alguns switches dispõem de serviço de DHCP para entrega dos IPs nas VLANs. As VLANs podem se expandir por múltiplos switches e você pode configurar mais de uma VLAN em cada switch. Para que múltiplas VLANs em múltiplos switches possam se comunicar através de um link entre os switchs, você deve usar um processo chamado trunking que é a tecnologia que permite que as informações de múltiplas VLANs trafeguem em um único link.

9 Roteador (router em inglês) é um dispositivo que encaminha pacote de dados entre redes de computadores, criando um conjunto de redes de sobreposição. Um roteador é conectado a duas ou mais linhas de dados de redes diferentes. Quando um pacote de dados chega, em uma das linhas, o roteador lê a informação de endereço no pacote para determinar o seu destino final. Em seguida, usando a informação na sua política tabela de roteamento ou encaminhamento, ele direciona o pacote para a rede de próxima em sua viagem. Os roteadores são os responsáveis pelo "tráfego" na Internet. Um pacote de dados é normalmente encaminhado de um roteador para outro através das redes que constituem a internetwork até atingir o nó destino. E portanto o roteador é tipicamente um dispositivo da camada 3 do Modelo OSI.

10 Funcionamento dos Roteadores: Necessitam de um cabo de Banda Larga ligado a um modem(vivo, NET, DESKTOP) como entrada, e geralmente transmitem o sinal de internet através de conectividade sem fio e 4 cabos banda larga. Eles 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 protocolos de atualização de rotas, especificando os endereços e domínios de roteamento, atribuindo e controlando métricas de roteamento. O Administrador (Login: Admin, Senha: admin) 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. Os roteadores encaminham os pacotes baseando-se nas informações contidas na tabela de roteamento. O problema de configurar rotas estáticas é que, toda vez que houver alteração na rede que possa vir a afetar essa rota, o administrador deve refazer a configuração manualmente. Já a obtenção de rotas dinamicamente é diferente. Depois que o administrador fizer a configuração através de comandos para iniciar o roteamento dinâmico, o conhecimento das rotas será automaticamente atualizado sempre que novas informações forem recebidas através da rede. Essa atualização é feita com a troca de informações entre roteadores vizinhos em uma rede.

11 Exemplos de Roteadores Roteador TL-WR841N 300Mbps TP-Link Roteador Wireless Cisco RV120W-A-NA

12 Gateway, ou Ponte de Ligação, é uma máquina intermediária geralmente destinada a interligar redes, separar domínios de colisão, ou mesmo traduzir protocolos. Exemplos de gateway podem ser os routers (ou roteadores) e Firewalls, já que ambos servem de intermediários entre o utilizador e a rede. Um proxy também pode ser interpretado como um gateway (embora em outro nível, aquele da camada em que opera), já que serve de intermediário também. Pode ser utilizado como medidas de segurança contra invasões externas, como a utilização de protocolos codificados. Cabe igualmente ao gateway traduzir e adaptar os pacotes originários da rede local para que estes possam atingir o destinatário, mas também traduzir as respostas e devolvê-las ao par local da comunicação. Assim, é frequente a utilização de protocolos de tradução de endereços, como o NAT que é uma das implementações de gateway mais simples. Funções: Habilitam a comunicação entre diferentes arquiteturas e ambientes, realiza a conversão dos dados de um ambiente para o outro de modo que cada ambiente seja capaz de entender os dados, mudar o formato de uma mensagem de forma que ela fique de acordo com o que é exigido pela aplicação que estará recebendo esses dados, recebe as mensagens em um formato de rede e traduz para encaminhá-las no formato de rede usado pelo receptor.

13 GATEWAY Um gateway liga dois sistemas que não usam: * Os mesmos protocolos de comunicação. * A mesma estrutura de formatação de dados. * A mesma linguagem. * A mesma arquitetura de rede. Gateways são referenciados pelo nome das tarefas especificas que eles desempenham, ou seja são dedicados a um tipo de transferência particular. O gateway pega o dado de um ambiente retira a pilha de protocolos antiga e reencapsula com a pilha de protocolos da rede destino. Note-se, porém, que o gateway opera em camadas baixas do Modelo OSI e que não pode, por isso, interpretar os dados entre aplicações (camadas superiores). No entanto, por meio do uso de Heurísticas e outros métodos de detecção de ataques, o gateway pode incorporar alguns mecanismos de defesa. Esta funcionalidade pode ser complementada com um Firewall.

14 NAT NAT, Network Address Translation, também conhecido como masquerading é uma técnica que consiste em reescrever, utilizando-se de uma tabela hash, os endereços IP de origem de um pacote que passam por um Roteador ou Firewall de maneira que um computador de uma rede interna tenha acesso ao exterior(internet).

15 NAT Com o surgimento das redes privadas com internet compartilhada, surgiu o problema de como os computadores pertencentes a esta rede privada poderiam receber as respostas aos seus pedidos feitos para fora da rede. Por se tratar de uma rede privada, os números de IP interno da rede (como /8, /12 e /16) nunca poderiam ser passados para a Internet pois não são roteados nela e o computador que recebesse um pedido com um desses números não saberia para onde enviar a resposta. Sendo assim, os pedidos teriam de ser gerados com um IP global do router. Mas quando a resposta chegasse ao router, seria preciso saber a qual dos computadores presentes na LAN pertencia aquela resposta. A solução encontrada foi fazer um mapeamento baseado no IP interno e na porta local do computador. Com esses dois dados o NAT gera um número de 16 bits usando a tabela hash, este número é então escrito no campo da porta de origem. O pacote enviado para fora leva o IP global do router e na porta de origem o número gerado pelo NAT. Desta forma o computador que receber o pedido sabe para onde tem de enviar a resposta. Quando o router recebe a resposta faz a operação inversa, procurando na sua tabela uma entrada que corresponda aos bits do campo da porta. Ao encontrar a entrada, é feito o direcionamento para o computador correto dentro da rede privada.

16 NAT Esta foi uma medida de reação face à previsão da exaustão do espaço de endereçamento IP, e rapidamente adaptada para redes privadas também por questões econômicas (no início da Internet os endereços IP alugavam-se, quer individualmente quer por classes/grupos). Um computador atrás de um router gateway NAT tem um endereço IP dentro de uma gama especial, própria para redes internas. Como tal, ao ascender ao exterior, o gateway seria capaz de encaminhar os seus pacotes para o destino, embora a resposta nunca chegasse, uma vez que os routers entre a comunicação não saberiam reencaminhar a resposta (imagine-se que um desses routers estava incluído em outra rede privada que, por ventura, usava o mesmo espaço de endereçamento). Duas situações poderiam ocorrer: ou o pacote seria indefinidamente reencaminhado, ou seria encaminhado para uma rede errada e descartado.