Topologias de Rede de Computadores

Transcrição

1 Topologias de Rede de Computadores As redes de computadores possibilitam que indivíduos possam trabalhar em equipes, compartilhando informações, melhorando o desempenho da realização de tarefas, e estão presentes no diaa-dia de todos nós. São estruturas sofisticadas e complexas, que mantém os dados e as informações ao alcance de seus usuários. É a topologia de redes que descreve como as redes de computadores estão interligadas, tanto do ponto de vista físico, como o lógico. A topologia física representa como as redes estão conectadas (layout físico) e o meio de conexão dos dispositivos de redes (nós ou nodos). Já a topologia lógica refere-se à forma com que os nós se comunicam através dos meios de transmissão. Topologias Físicas A topologia física pode ser representada de várias maneiras e descreve por onde os cabos passam e onde as estações, os nós, roteadores e gateways estão localizados. As mais utilizadas e conhecidas são as topologias do tipo estrela, barramento e anel. Ponto a Ponto A topologia ponto a ponto é a mais simples. Une dois computadores, através de um meio de transmissão qualquer. Dela pode-se formar novas topologias, incluindo novos nós em sua

2 estrutura. Barramento Esta topologia é bem comum e possui alto poder de expansão. Nela, todos os nós estão conectados a uma barra que é compartilhada entre todos os processadores, podendo o controle ser centralizado ou distribuído. O meio de transmissão usado nesta topologia é o cabo coaxial. Cada nó é ligado em série (um nó é conectado atrás do outro) em um mesmo backbone, de forma semelhante às luzinhas de natal. As informações enviadas por um nó trafegam pelo backbone até chegar ao nó de destino. Cada extremidade de uma rede de barramento deve ser terminada por um resistor para evitar que o sinal enviado por um nó através da rede volte quando chegar ao fim do cabo. Todos os computadores são ligados em um mesmo barramento físico de dados. Apesar de os dados não passarem por dentro de cada um dos nós, apenas uma máquina pode escrever no barramento num dado momento. Todas as outras escutam e recolhem para si os dados destinados a elas. Quando um computador estiver a transmitir um sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador tentar enviar outro sinal ao mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a transmissão.

3 Essa topologia utiliza cabos coaxiais. Para cada barramento existe um único cabo, que vai de uma ponta a outra. O cabo é seccionado em cada local onde um computador será inserido na rede. Com o seccionamento do cabo formam-se duas pontas e cada uma delas recebe um conector BNC. No computador é colocado um T conectado à placa que junta as duas pontas. Embora ainda existam algumas instalações de rede que utilizam esse modelo, é uma tecnologia obsoleta. Embora esta topologia descrita fisicamente ter caído em desuso, logicamente ela é amplamente usada. Redes ethernet utilizam este tipo lógico de topologia. Na topologia de barramento todos os computadores estão ligados a um cabo contínuo que é terminado em ambas as extremidades por uma pequena ficha com uma resistência ligada entre a malha e o fio central do cabo (terminadores). A função dos terminadores é de adaptarem a linha, isto é, fazerem com que a impedância vista para interior e para o exterior do cabo seja a mesma, senão constata-se que há reflexão do sinal e, consequentemente, perda da comunicação. Neste tipo de topologia a comunicação é feita por broadcast, isto é, os dados são enviados para o barramento e todos os computadores vêem esses dados, no entanto, eles só serão recebidos pelo destinatário. As estações de trabalho e servidores são ligados ao cabo através de conectores, conhecidos como vampiros, que permitem a ligação ao cabo sem a necessidade de cortá-lo, já que mecanicamente uma pequena agulha penetra no cabo fazendo contato com o condutor interno, enquanto o restante faz contato com a malha externa. Vantagens: Bidirecional Baixo custo inicial. Desvantagens:

4 Dificuldade de isolar a fonte de uma falha de sistema ou equipamento. Ampliação da rede: inclusão de novas estações e/ou servidores implicam na paralisação da rede. Anel ou Ring A topologia em anel utiliza em geral ligações ponto-a-ponto que operam em um único sentido de transmissão. O sinal circula no anel até chegar ao destino. Esta topologia é pouco tolerável à falha e possui uma grande limitação quanto a sua expansão pelo aumento de retardo de transmissão (intervalo de tempo entre o início e chegada do sinal ao nó destino). Como uma rede de barramento, os anéis também têm nós ligados em série. A diferença é que a extremidade da rede volta para o primeiro nó e cria um circuito completo. Em uma rede em anel, cada nó tem sus vez para enviar e receber informações através de um token (ficha). O token, junto com quaisquer informações, é enviado do primeiro para o segundo nó, que extrai as informações endereçadas a ele e adiciona quaisquer informações que deseja enviar. Depois, o segundo nó passa o token e as informações para o terceiro nó e assim por diante, até chegar novamente ao primeiro nó. Somente o nó com o token pode enviar informações. Todos os outros nós devem esperar o token chegar.

5 Na topologia em anel os dispositivos são conectados em série, formando um circuito fechado (anel). Os dados são transmitidos unidirecionalmente de nó em nó até atingir o seu destino. Uma mensagem enviada por uma estação passa por outras estações, através das retransmissões, até ser retirada pela estação destino ou pela estação fonte. Os sinais sofrem menos distorção e atenuação no enlace entre as estações, pois há um repetidor em cada estação. Há um atraso de um ou mais bits em cada estação para processamento de dados. Há uma queda na confiabilidade para um grande número de estações. A cada estação inserida, há um aumento de retardo na rede. É possível usar anéis múltiplos para aumentar a confiabilidade e o desempenho. Vantagens: Direcionamento simples. Possibilidade de ter dois anéis funcionando ao mesmo tempo, onde caso exista falha em um, somente ocorrerá uma queda de performance. Desvantagens: Dificuldade de isolar a fonte de uma falha de sistema ou de equipamento. Ampliação da rede, inclusão de novas estações ou servidores implica na paralisação da rede. Estrela

6 A topologia em estrela utiliza um nó central (comutador ou switch) para chavear e gerenciar a comunicação entre as estações. É esta unidade central que vai determinar a velocidade de transmissão, como também converter sinais transmitidos por protocolos diferentes. Neste tipo de topologia é comum acontecer o overhead localizado, já que uma máquina é acionada por vez, simulando um ponto-a-ponto. Em uma rede em estrela, cada nó se conecta a um dispositivo central chamado hub. O hub obtém um sinal que vem de qualquer nó e o passa adiante para todos os outros nós da rede. Um hub não faz nenhum tipo de roteamento ou filtragem de dados. Ele simplesmente une os diferentes nós. A mais comum atualmente, a topologia em estrela utiliza cabos de par trançado e um concentrador como ponto central da rede. O concentrador se encarrega de retransmitir todos os dados para todas as estações, mas com a vantagem de tornar mais fácil a localização dos problemas, já que se um dos cabos, uma das portas do concentrador ou uma das placas de rede estiver com problemas, apenas o nó ligado ao componente defeituoso ficará fora da rede. Esta topologia se aplica apenas a pequenas redes, já que os concentradores costumam ter apenas oito ou dezesseis portas. Em redes maiores é utilizada a topologia de árvore, onde temos vários concentradores

7 interligados entre si por comutadores ou roteadores. Vantagens: Facilidade de isolar a fonte de uma falha de sistema ou equipamento, uma vez que cada estação está diretamente ligada ao concentrador. Facilidade de inclusão de nova estação na rede, bastando apenas conectá-las ao concentrador. Direcionamento simples, apenas o concentrador tem esta atribuição. Baixo investimento a médio longo prazo. Desvantagens: Confiabilidade uma falha no concentrador, no caso de redes sem redundância, todas as estações perderão comunicação com a rede. Todo o tráfego flui através do concentrador, podendo representar um ponto de congestionamento. Árvore A topologia em árvore é basicamente uma série de barras interconectadas. É equivalente a várias redes estrelas interligadas entre si através de seus nós centrais. Esta

8 topologia é muito utilizada na ligação de Hub s e repetidores. A topologia em árvore é essencialmente uma série de barras interconectadas. Geralmente existe uma barra central onde outros ramos menores se conectam. Esta ligação é realizada através de derivadores e as conexões das estações realizadas do mesmo modo que no sistema de barra padrão. Cuidados adicionais devem ser tomados nas redes em árvores, pois cada ramificação significa que o sinal deverá se propagar por dois caminhos diferentes. A menos que estes caminhos estejam perfeitamente casados, os sinais terão velocidades de propagação diferentes e refletirão os sinais de diferentes maneiras. Em geral, redes em árvore, vão trabalhar com taxa de transmissão menores do que as redes em barra comum, por estes motivos. Topologia física baseada numa estrutura hierárquica de várias redes e sub-redes. Existem um ou mais concentradores que ligam cada rede local e existe um outro concentrador que interliga todos os outros concentradores. Esta topologia facilita a manutenção do sistema e permite, em caso de avaria, detectar com mais facilidade o problema. Estrutura Mista ou Híbrida A topologia híbrida é bem complexa e muito utilizada em grandes redes. Nela podemos encontrar uma mistura de topologias, tais como as de anel, estrela, barra, entre

9 outras, que possuem como características as ligações ponto a ponto e multiponto. É a topologia mais utilizada em grandes redes. Assim, adequa-se a topologia de rede em função do ambiente, compensando os custos, expansibilidade, flexibilidade e funcionalidade de cada segmento de rede. Muitas vezes acontecem demandas imediatas de conexões e a empresa não dispõe de recursos, naquele momento, para a aquisição de produtos adequados para a montagem da rede. Nestes casos, a administração de redes pode utilizar os equipamentos já disponíveis considerando as vantagens e desvantagens das topologias utilizadas. Consideremos o caso de um laboratório de testes computacionais onde o número de equipamentos é flutuante e que não admite um layout definido. A aquisição de concentradores ou comutadores pode não ser conveniente, pelo contrário até custosa. Talvez uma topologia em barramento seja uma solução mais adequada para aquele segmento físico de rede. Numa topologia híbrida, o desenho final da rede resulta da combinação de duas ou mais topologias de rede. A combinação de duas ou mais topologias de rede permite-nos beneficiar das vantagens de cada uma das topologias que integram esta topologia. Embora muito pouco usada em redes locais, uma variante da topologia em malha, a malha híbrida, é usada na Internet e em algumas WANs. A topologia de malha híbrida pode ter múltiplas ligações entre várias localizações, mas isto é feito por uma questão de redundância, além de que não é uma verdadeira malha porque não há ligação entre cada um e todos os nós, somente em alguns por uma questão de backup.

10 Topologias Lógicas A topologia lógica descreve o fluxo de dados através da rede. Os dois tipos de topologias lógicas mais comuns são o Broadcast e a passagem Token. Na primeira o nó envia seus dados a todos os nós espalhados pela rede (Ethernet). Já na passagem de Token, um sinal de Token controla o envio de dados pela rede (Token Ring). Questões de Concursos (CESPE 2010 INMETRO) Em relação aos meios de transmissão e às topologias das redes de computadores, assinale a opção correta. a) Os meios de transmissão não guiados transportam ondas eletromagnéticas com o uso de um condutor físico. b) Os cabos de par trançado podem transportar sinais de frequência mais alta que os cabos coaxiais. c) As ondas infravermelhas são utilizadas atualmente, principalmente, para a comunicação em curta distância. Todavia, elas também podem ser usadas em redes WAN internas. d) A topologia em anel é multiponto. Um sinal percorre todo o anel em um sentido, até atingir seu destino. e) Em uma topologia de barramento, os nós são conectados ao barramento por meio de cabos transceptores e transceptoresvampiros. (FCC 2009 MPE-SE) Considere as seguintes características: vulnerabilidade a falha no nó central; roteamento centralizado; ligações ponto a ponto; todas as mensagens passam pelo nó central; custos dos meios físicos sobem proporcionalmente com o aumento da quantidade de estações em relação a outras

11 topologias. Com respeito à topologia de redes: a) todas se aplicam ao tipo Barramento. b) apenas as duas últimas se aplicam ao tipo Estrela. c) todas se aplicam ao tipo Estrela. d) apenas as duas primeiras se aplicam ao tipo Anel. e) todas se aplicam ao tipo Anel. Comentários/Gabarito das Questões (CESPE 2010 INMETRO) Em relação aos meios de transmissão e às topologias das redes de computadores, assinale a opção correta. a) Os meios de transmissão não guiados (infravermelho, rádio/microondas, satélites) transportam ondas eletromagnéticas SEM o uso de um condutor físico, mas sim utilizam o meio disperso, no caso o AR. b) Os cabos de rede do tipo par trançado tem uma taxa maior de dados (até 1000 mbps) e sempre tem uma frequência menor (até 500 MHz cat 7) em comparação ao coaxial (até 20 mbps na taxa de dados e até 1 GHz na frequência) c) O infravermelho realmente só pode ser utilizado em distâncias curtas, mas não se aplicam às WAN por não ultrapassar barreiras físicas. A sua utilização não passar, normalmente, de 7 metros e os dois objetos devem ver um ao outro, ou seja, alinhados. d) A topologia em anel utiliza conexão ponto-a-ponto. Veja a imagem do artigo. e) CORRETA

12 Fica a dica para conferirem o artigo sobre Meios de Transmissão de Dados aqui do meu blog. (FCC 2009 MPE-SE) Considere as seguintes características: vulnerabilidade a falha no nó central; roteamento centralizado; ligações ponto a ponto; todas as mensagens passam pelo nó central; custos dos meios físicos sobem proporcionalmente com o aumento da quantidade de estações em relação a outras topologias. Letra C. Todas se aplicam a topologia Estrela. Meios de Transmissão de Dados O meio de transmissão de dados serve para oferecer suporte ao fluxo de dados entre dois pontos. Computadores em rede ficam interligados por meio de fios elétricos, fibras ópticas, ondas de rádio ou raios de luz e nas redes com fio, pode-se utilizar o par trançado ou cabo coaxial. Cabo de Par Trançado

13 Cabo de Par Trançado O cabo de par trançado é formado de pares de fios entrelaçados, separados por material isolante, que normalmente são recobertos por uma proteção de PVC (Poly VinylChloride). Cada par constitui um condutor positivo (normalmente um fio de cor laranja, verde, azul ou marrom) e negativo (normalmente de cor branca), que ao serem dispostos como estão geram um campo eletromagnético que faz o papel de barreira contra interferências externas, reduzindo a diafonia (ruídos provocados pelos sinais elétricos que trafegam em sentidos opostos). Cabos de Par Trançado não Blindado (UTP) Geralmente combina quatro tipos de pares de fios dentro da mesma capa externa. Cada par é trançado com um número diferente de voltas por polegada. Essetrançamento evita o ruído elétrico dos pares adjacentes e de outras interferências do meio. Embora ele pareça externamente com os cabos de telefone, estes não servem para transportar dados. Os cabos sem blindagem são chamados de UTP (Unshielded Twisted

14 Pair, que significa, literalmente, cabo de par trançado sem blindagem ). Velocidade e Fluxo: Rápido o Bastante Custo Médio por Nó: O Mais Barato Mídia e Tamanho do Conector: Pequeno Comprimento do Cabo: Curto Cabos de Par Trançado Blindado (STP) A maioria dos Cabos de Par Trançado Blindado (STP Shielded Twisted Pair) utilizam um encapsulamento de PVC, o que, no entanto, não é indicado em instalações próximas à dutos de ar, já que este material emite gases tóxicos quando é inflamado (nesses casos outro material deve ser utilizado, normalmente teflon). Usado apenas para especificações das redes locais Token-Ring, utiliza um tecido de cobre trançado, um envoltório metálico entre e em volta dos pares de fios, para oferecer alto grau de proteção contra corrente elétrica externa. Velocidade e Fluxo: Rápido o Bastante Custo Médio por Nó: O Mais Barato Mídia e Tamanho do Conector: Pequeno Comprimento do Cabo: Curto Em redes de computadores encontramos três tipos de cabos de par trançado, que são classificados quanto à sua amperagem: nível 3 (para redes de até 10 mbps, padrão 10BaseT para redes Ethernet), nível 4 (16 mbps, padrão 16BaseT, pouco utilizado) e nível 5 (100 mbps, padrão 100BaseT). O último é mais comum, sendo o mais indicado para a maioria das instalações, como LANs que interligam salas de aula e escritórios. O conector utilizado em redes de computadores baseadas no cabo

15 de par trançado é o RJ-45 (similar ao conector RJ-11, de aparelhos telefônicos), macho para os segmentos de par trançado e fêmea para as placas de rede. Este conector possui oito pinos internos: T2, R2, T3, R1, T1, R3, T4, R4, sendo que em redes que operam com uma taxa de até 10 mbps são utilizados os conectores T2, R2, T3 e R3, logo será necessário um cabo com dois pares de fios (nível 3). Em redes de 100 mbps utilizamos os oito conectores, e quatro pares de fios (nível 5). O cabo de par trançado é economicamente mais viável do que o cabo coaxial, e sua instalação também é mais fácil. Essas vantagens associadas a sua predisposição contra ruídos internos e/ou externos torna cada vez menos popular a implementação de cabos coaxiais nas redes locais, principalmente em redes padrão Ethernet (a qualidade de transmissão depende muito do material condutor, sendo o cobre o mais indicado). Redes cliente-servidor já não utilizam cabos coaxiais, mesmo porque HUBs com conectores BNC fêmea estão gradativamente saindo do mercado. O HUB é um equipamento necessário em redes cliente-servidor, e mesmo em redes ponto-a-ponto baseadas em cabos de par trançado, que concentra todos os segmentos da rede. É por isso que não existem conectores de terminação para este tipo de cabo, cabos coaxiais necessariamente não precisam de um concentrador, os de par trançado sim. Os cabos blindados, por sua vez, se dividem em três categorias: FTP, STP e SSTP. Os 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, protegendo-os contra interferências externas, mas sem fazer nada com relação ao crosstalk, ou seja, a interferência entre os pares de cabos:

16 Cabo FTP Os cabos STP (Shielded Twisted Pair) vão um pouco além, usando uma blindagem individual para cada par de cabos. Isso reduz o crosstalk e melhora a tolerância do cabo com relação à distância, o que pode ser usado em situações onde for necessário crimpar cabos fora do padrão, com mais de 100 metros: Cabo STP Finalmente, temos os cabos SSTP (Screened Shielded Twisted Pair), também chamados de SFTP (Screened Foiled Twisted Pair), que combinam a blindagem individual para cada par de cabos com uma segunda blindagem externa, envolvendo todos os pares, o que torna os cabos especialmente resistentes a interferências externas. Eles são mais adequados a ambientes com fortes fontes de interferências:

17 Cabo SSTP 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 Categorias de Cabos Par Trançado Hoje em dia, os cabos de pares trançados mais usados são os não blindados, nas seguintes classificações e características: Categoria 3 / Classe C = 16 MHz, utilizado em ligações de até 10 Mbps; Categoria 4 / Classe B = 20 MHz, utilizado em ligações de até 16 Mbps, utilizado em redes Token Ring e Ethernet; Categoria 5 / Classe D = 100 MHz, utilizado em ligações de até 100 e 1000 Mbps; Categoria 5e = Existe de 100/110/125/155 MHz, utilizado em ligações de até 100 e 1000 Mbps, com alcance de até 100 metros; Categoria 6 / Classe E = 250 MHz, utilizado em ligações de até 10 Gbps, com alcance de até 55 metros; Categoria 6a = 500 MHz, utilizado em ligações de até 10 Gbps, com alcance de até 100 metros; Categoria 7 / Classe F = 500/600 MHz, utilizado em ligações de até 100 Gbps; Cabo Coaxial

18 Cabo Coaxial O cabo coaxial é constituído de dois condutores dispostos axialmente (na forma de eixo), separados entre si e envoltos por material isolante. O condutor interno, mais rígido, é feito de cobre e pode ser torcido ou sólido (o condutor sólido é mais indicado em redes locais, já que os dados fluem com mais facilidade num meio homogêneo). O condutor externo é uma malha metálica que, além de atuar como a segunda metade do circuito elétrico, também protege o condutor interno contra interferências externas (campos eletromagnéticos estranhos). Quando esta malha externa é feita de alumínio o cabo coaxial é dito cabo coaxial grosso (especificação RG-213 A/U), ou de banda larga, pois possui uma resistência de 75 ohms, transmitindo dados numa velocidade de até 10 mbps (megabits por segundo) à freqüência de 10 ghz (gigahertz). Os cabos coaxiais de banda larga obedecem ao padrão 10Base5, e são muito utilizados em circuitos internos de TV. Este tipo de cabo é indicado para instalações externas, como aquelas que fazem a conexão de redes de computadores situadas em diferentes prédios num mesmo campus universitário. Se a malha externa for de cobre a resistência obtida é de 50 ohms, o que permite a transmissão de dados à velocidade de 10 mbps a uma freqüência de 2 ghz. Este cabo é chamado de cabo coaxial fino (especificação RG-58 A/U), ou cabo coaxial de banda base. Este

19 tipo de cabo obedece ao padrão 10Base2, sendo utilizado em redes padrão Ethernet com baixo escopo de atuação. Existem cinco tipos de conectores para serem utilizados com cabos coaxiais em redes de computadores: conector BNC, padrão macho para as pontas do cabo coaxial e fêmea para as placas de rede (que, ao serem instaladas, atrelam as estações de trabalho à rede); conector BNC tipo T, liga dois conectores BNC macho (dois segmentos de cabo coaxial, cada um com destino a uma outra estação) ao conector BNC fêmea da placa de rede, logo é formado de duas entradas (BNC fêmea) e uma saída (BNC macho); conector BNC tipo I, que serve para ligar as extremidades de dois segmentos de cabo coaxial, muito utilizado para aumentar a distância entre um nó e outro; conectortransceiver (ou conector Vampiro ) que serve para ligar um cabo coaxial grosso à estação; e finalmente conector BNC de terminação, ou simplesmente terminador, que deve ser colocado na extremidade final localizada no último segmento de rede. Uma atenção especial deve ser dada à este último conector. Numa rede padrão Ethernet os dados trafegam serialmente através de uma linha única de dados, linha esta hora formada pelos segmentos de cabo coaxial, hora pelos conectores que fazem a ligação destes com as placas de rede ou entre si. De modo a evitar que um sinal seja refletido de volta ao se chocar na extremidade da rede, utilizamos os terminadores, que absorvem os sinais para um perfeito casamento de impedância. Esses terminadores podem ser de 50 ou 75 ohms, variando de acordo com o cabeamento. Os cabos coaxiais possibilitam uma taxa de transferência de até 10 mbps, e se forem instalados adequadamente oferecem uma boa resistência contra interferências externas, ou ruídos (EMI Eletromagnetic Interference, Interferência Eletromagnética; RFI Radiofrequency Interference, Interferência de Radiofreqüência). Não obstante, o seu processo de instalação é mais complicado e também tem custo elevado. Velocidade e Fluxo: Muito Rápido

20 Custo Médio por Nó: Não muito Caro Mídia e Tamanho do Conector: Médio Comprimento do Cabo: Médio Fibra Óptica Fibra Óptica O inventor da fibra óptica foi um indiano chamado Narinder Singh. Na década de 60 as fibras ópticas tiveram aplicação prática devido ao aparecimento dos LEDs, fontes de luz de estado sólido inclusive a luz do tipo laser. As fibras ópticas começaram a ser fabricadas comercialmente em 1978 e nos anos 80 elas foram substituindo os cabos coaxiais. No Brasil o uso da fibra óptica foi iniciado com a implantação dos backbones (conexão de grande porte, espinha dorsal na qual se ligam diversas redes). O cabo de fibra óptica possui um filamento condutor interno feito de substância derivada de material vítreo ou plástico, revestida por um material com baixo índice refratário, normalmente silicone ou acrilato. Podemos ter um agrupamento de fibras envoltas por gel, encapsuladas num revestimento secundário de náilon e, finalmente, uma capa externa de PVC. A tecnologia empregada em cabos de fibra óptica é muito

21 complicada se comparada com a que é empregada em cabos coaxiais. Seu custo de produção ainda é elevado, e sua instalação também requer a utilização de equipamentos sofisticados. Por isso, a fibra óptica não é tão empregada em redes locais como o cabo coaxial ou o cabo de par trançado. Dois problemas oferecidos: a conexão com a fibra óptica é ponto-a-ponto, não podemos espetar um novo segmento de rede a um que já existe, como se faz com cabos coaxiais; o cabo de fibra óptica também não pode apresentar uma curvatura intensa, primeiro porque ele quebra com facilidade, e segundo porque o sinal emitido poderia chocar-se com a superfície do revestimento e ser refletido, interferindo na transmissão. Os dados trafegam pela fibra óptica, como o próprio nome indica, na forma de sinais luminosos que são gerados ou por tecnologia laser (Light Amplification by StimulatedEmission of Radiation) ou por um diodo emissor de luz (LED Light Emissor Diode). Tirando o alto custo e a dificuldade de instalação (os repetidores de sinal devem ser colocados numa faixa que pode ir de dois a cem quilômetros, de acordo com as especificações) a fibra óptica apresenta, na prática, uma série de vantagens com relação ao cabo coaxial e cabo de par trançado. Primeiro a velocidade de transmissão, conseguimos taxas de até 16 tbps (terabits por segundo, ou 16 trilhões de bits por segundo), operando à freqüências de até 800 terahertz. Outra vantagem é a economia de espaço (nesse aspecto a fibra óptica facilita o processo de instalação). Um cabo de um centímetro de diâmetro pode comportar 144 fibras, possibilitando até oito mil conversações simultâneas em ambos os sentidos de transmissão. Por último, a fibra óptica é totalmente imune às variações eletromagnéticas externas, o que torna a transmissão altamente confiável. Ambientes sujeitos a uma variação extrema de ruídos EMI e/ou RFI requerem a implementação de redes de computadores baseadas em fibra óptica. A tendência atual é que nos próximos anos

22 ocorra uma queda brusca de preços nas tecnologias envolvidas com este tipo de cabeamento. Os cabos de fibra óptica utilizam o fenômeno da refração interna total para transmitir feixes de luz a longas distâncias. Um núcleo de vidro muito fino, feito de sílica com alto grau de pureza é envolvido por uma camada (também de sílica) com índice de refração mais baixo, chamada de cladding, o que faz com que a luz transmitida pelo núcleo de fibra seja refletida pelas paredes internas do cabo. Com isso, apesar de ser transparente, a fibra é capaz de conduzir a luz por longas distâncias, com um índice de perda muito pequeno. O núcleo e o cladding são os dois componentes funcionais da fibra óptica. Eles formam um conjunto muito fino (com cerca de 125 microns, ou seja, pouco mais de um décimo de um milímetro) e frágil, que é recoberto por uma camada mais espessa de um material protetor, que tem a finalidade de fortalecer o cabo e atenuar impactos chamado de coating, ou buffer. O cabo resultante é então protegido por uma malha de fibras protetoras, composta de fibras de kevlar (que têm a função de evitar que o cabo seja danificado ou partido quando puxado) e por uma nova cobertura plástica, chamada de jacket, ou jaqueta, que sela o cabo. Cabos destinados a redes locais tipicamente contêm um único fio de fibra, mas cabos destinados a links de longa distância e ao uso na área de telecomunicações contêm vários fios, que compartilham as fibras de kevlar e a cobertura externa. A transmissão de dados usando sinais luminosos oferece desafios, já que os circuitos eletrônicos utilizam eletricidade e não luz. Para solucionar o problema, é utilizado um transmissor óptico, que converte o sinal elétrico no sinal luminoso enviado através da fibra e um receptor, que faz o processo inverso. O transmissor utiliza uma fonte de luz, combinada com uma lente, que concentra o sinal luminoso, aumentando a percentagem que é efetivamente transmitida pelo

23 cabo. Do outro lado, é usado um receptor ótico, que amplifica o sinal recebido e o transforma novamente nos sinais elétricos que são processados. Para reduzir a atenuação, não é utilizada luz visível, mas sim luz infravermelha, com comprimentos de onda de 850 a 1550 nanômetros, de acordo com o padrão de rede usado. Antigamente, eram utilizados LEDs nos transmissores, já que eles são uma tecnologia mais barata, mas com a introdução dos padrões Gigabit e 10 Gigabit eles foram quase que inteiramente substituídos por laseres, que oferecem um chaveamento mais rápido, suportando, assim, a velocidade de transmissão exigida pelos novos padrões de rede. Existem padrões de fibra óptica para uso em redes Ethernet desde as redes de 10 megabits. Antigamente, o uso de fibra óptica em redes Ethernet era bastante raro, mas com o lançamento dos padrões de 10 gigabits a utilização vem crescendo, com os links de fibra sendo usados sobretudo para criar backbones e links de longa distância. Via Satélite Satélite

24 Há mais de quatro décadas utilizam-se satélites em sistemas de comunicação. Os satélites de comunicação foram os primeiros satélites utilizados comercialmente, para prover serviços de transmissão principalmente de rádio, TV, telefonia e dados. Sendo a sua utilização em sistemas de radiodifusão de televisão a aplicação mais comum. No entanto, o seu uso em comunicação de dados também não é uma aplicação muito recente, já que desde o início da Internet as primeiras conexões intercontinentais usavam enlaces de satélites. Podemos classificar os satélites quanto à sua órbita em: GEOS Geostationery Earth Orbit Satelities Em sua grande maioria os satélites usados comercialmente são do tipo GEOS. Os satélites desta classificação são denominados satélites geoestacionários. Eles são colocados em uma órbita denominada Órbita dos Satélites Geoestacionários OSG. A OSG é uma órbita circular, equatorial e direta, ou seja, sua velocidade de translação é igual à de rotação da Terra, e deve ter uma altitude de aproximadamente Km. Nesta órbita, para os olhos de um observador na terra, o satélite parece fixo no espaço. LEO Low Earth Orbit Satelities Os LEOS são satélites localizados mais próximos da Terra e, portanto movem-se em relação à mesma. Esse tipo de satélite é utilizado em aplicações de auxílio à navegação, sensoriamento remoto e militares e comunicações móveis onde não se exige que a área de cobertura seja fixa. Como exemplo pode-se citar o Sistema Globalstar, para serviços de voz, dados, paging, correio eletrônico, composto de 48 satélites em oito órbitas a Km. MEO Medium Earth Orbit Satelities Na busca por valores intermediário para os parâmetros de

25 latência e área de cobertura, surgiram os satélites MEO, como um meio termo entre os GEOs e o LEOs. Operam na altitude de a Km. A maioria dos projetos para uso dos satélites LEO / MEO está prevista para operar apenas dentro de alguns anos. Temos como exemplo o Sistema Teledesic financiado por Bill Gates, Motorola, entre outros, com previsão para início das operações em A internet via satélite já é realidade no Brasil. O uso de satélites em soluções de acesso a Internet para usuários finais é uma aplicação relativamente recente, mas muitos estudos e investimentos têm sido feitos, principalmente no sentido de adaptar a tecnologia de comunicação via satélite, criada para radiodifusão, à interatividade típica das aplicações cliente servidor da Internet. Outra adaptação foi feita no protocolo TCP, já que na sua concepção original não foi considerado a sua utilização em sistemas de latência muito elevada, especialmente com taxas de erros e perdas de pacotes substanciais, fatores presentes na comunicação via satélite. Infravermelho Um outro tipo de meio de transmissão sem fio baseia-se na luz infravermelha. Funciona basicamente como o sistema de comunicação utilizando fibra ótica, porém o feixe é transmitido através do espaço livre (ondas luminosas) ao invés da fibra de vidro. O sinal é convertido em formato digital e transmitido pelo espaço livre. Infrared Data Association (IrDA) é uma definição de padrões de comunicação entre equipamentos de comunicação wireless. As tecnologias classificadas como transmissão infravermelha enquadram-se nas seguintes categorias: Ponto a ponto Broadcast

26 Benefícios da tecnologia de comunicação infravermelha: Velocidades do canal completo Fácil instalação Segurança Compatibilidade com interfaces de cobre e fibra Baixo custo Ambientes internos e externos Latência zero a distância Transparência a redes ou protocolos Baixa manutenção Disponibilidade operacional de 99,9% Tipo de barramento que permite a conexão de dispositivos sem fio ao microcomputador (ou equipamento com tecnologia apropriada), tais como impressoras, telefones celulares, notebooks e PDAs. Para computadores que não possuem infravermelho (IRDA) é necessário um adaptador ligado a porta USB do computador, desta maneira este computador poderá trocar arquivos com qualquer outro equipamento que possui infravermelho (IRDA). O adaptador infravermelho (IRDA) é um padrão de comunicação sem fio para transmissão de dados entre outros dispositivos, não possui memória interna e portanto não armazena os dados, apenas os transfere de um equipamento para outro servindo apenas como uma ponte. Velocidade O IRDA em celulares chega de 5 a 10 kbps, dependendo da distância. Padrões: com taxas de transmissão de até bps 1 com taxas de transmissão de até bps (4 Mbps). As transmissões são feitas em half-duplex.

27 A transmissão de dados sem fio ( Wireless ), está tornando-se possível entre computadores pessoais e periféricos através de IrDA (infravermelho). Existe uma oportunidade para a comunicação sem fios de alcance pequeno efetiva e barata em sistemas e dispositivos de todos os tipos. Os padrões de IrDA foram desenvolvido rapidamente (comparados a outros padrões). Porém não tem alcançado todos os cantos do universo em sistemas e periféricos. Este papel deve-se a uma avaliação dos protocolos de IrDA com comentários no uso em sistemas e periféricos. A Associação de Dados Infravermelha (IrDA) é um grupo indústria de mais de 150 companhias que especialmente desenvolveram padrões de comunicação serviram para baixo custo, alcance pequeno, independência de plataforma, comunicações de ponto para ponto a um alcance largo de velocidades. Estes padrões foram implementados em várias plataformas de computador e mais recentemente ficou disponível para muitas aplicações. Por causa da larga aceitação, as especificações de IrDA estão agora em um rasto acelerado para adoção como padrões de ISO. Rádio Frequência A transmissão de sinais via rádio frequências (RF) é um assunto que deveria ser dominado por todo profissional que desenvolve trabalhos na área de segurança ou investigação. Afinal, estes profissionais deveriam saber diferenciar entre uma transmissão UHF de uma VHF ou mesmo de uma em VLF. Pois, frequentemente fazemos uso de equipamentos que se utilizam de transmissões RF como celulares, rádios comunicadores, escutas ambientes e micro câmeras, só para dar alguns exemplos. Transmissões de rádio frequências são aquelas cujo canal de transmissão é o ar. As ondas de rádio viajam como as ondas do mar. O sinal pode ser refletido em paredes, enviando múltiplos e algumas vezes versões distorcidas do mesmo sinal para o usuário, causando interferência ou outras formas de recepções

28 pobres ou distorcidas. Rádio transmissores são sujeitos a interferência devido a: relâmpagos, reflexões em prédios ou outras superfícies, ou transmissões ou freqüências adjacentes. O resultado é uma freqüência pobre ou uma transmissão de dados truncada gerando a necessidade de repetir informação para estar certo que ela foi recebida. Transmissões de rádio podem se sobrepor, possibilitando que duas conversações sejam ouvidas ao mesmo tempo.