Gestão de Redes e Sistemas Distribuídos

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1 Gestão de Redes e Sistemas Distribuídos Setembro 2006 Conceitos fundamentais Evolução das Redes (parte I)

2 Sumário???? Módulo I: Conceitos fundamentais Evolução das redes Tipos de Redes Sistemas de Cablagem Panorâmica geral de evolução das Redes Locais Ethernet Modelos de estruturação da gestão Arquitectura genérica dum Sistema de Gestão Gestão de infra-estruturas de comunicação

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4 Evolução das redes tipos de Redes LAN Estruturação WAN LAN MAN MAN LAN LAN Redes dispersas num país, continente, etc... Redes de Área Alargada Redes de Área Metropolitana Interligação de LANs situadas em diversos pontos duma cidade Redes de Área Local Redes de Área Pessoal Interligação de equipamentos num edíficio ou conjunto de edifícios próximos Interligação de equipamentos no, ou perto do, corpo humano

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6 Evolução das redes sistemas de cablagem Cabos simples Dois ou mais condutores de cobre envolvidos por material isolante. Diafonia - Acoplamento capacitivo entre os condutores paralelos. Limita a capacidade de transmissão Limita a distância. Utilização: Ligação entre equipamentos, com distâncias curtas e débitos reduzidos (centenas de Kb/s) Sinal eléctrico Terra de sinal (referência eléctrica comum)

7 Evolução das redes sistemas de cablagem Cabos de par entrançado Pares de cobre, com isolamento individual, são enrolados em torno de si próprios. Redução da Interferência Electromagnética (EMI) As interferências afectam de igual forma os dois pares de cabos, dada a sua proximidade. Redução do Nível de Radiação Electromagnética (EMR Os sinais variam em direcções opostas (em termos magnéticos e espaciais), pelo que a radiação emitida por cada condutor é anulada pela do outro. Blindagem: A redução de EMI e EMR pode ser reforçada utilizando blindagem individual em cada par, ou no conjunto dos dois. Utilização: Redes de voz nos edifícios e nos acessos de assinante das redes dos operadores telefónicos, sistemas de cablagem para transmissão de dados nos edifícios. UTP Cabos sem blindagem S/UTP Cabos com blindagem colectiva

8 Evolução das redes sistemas de cablagem Cabo coaxial Condutor metálico instalado de forma concêntrica, relativamente a uma blindagem exterior envolvente, de malha metálica; separados por material isolante. Forma permite Limitação das perdas existentes, mesmo com frequências elevadas Utilização:. Redes de distribuição de TV, redes de operadores telefónico (até alguns Kms), redes locais (a 10Mb/s até centenas de metros). Blindagem

9 Evolução das redes sistemas de cablagem Fibra óptica Transporte de informação através da codificação dum feixe de luz, ao invés dum sinal eléctrico. Capacidade de transmissão muito superior à dos meios e transmissão eléctricos. Composição: Núcleo central em vidro de sílicio. Rodeado duma baínha, também de silício, mas com índice de refracção inferior ao do núcleo. Exterior da baínha é envolvido por um revestimento protector. Utilização: Ambientes sujeitos a fortes campos electromagnéticos, ambientes que tenham de ser mais seguros. Baínha Revestimento primário Núcleo

10 Evolução das redes sistemas de cablagem Parâmetros de classificação Nome Descrição Largura de Banda Quantidade de informação transmitida por unidade de tempo. Atenuação Desvanecimento do sinal ao longo da travessia Perdas de retorno Perdas que ocorrem por reflexão,devido a descontinuidades. Atraso de propagação Atraso que depende da distância e da velocidade de propagação.

11 Evolução das redes sistemas de cablagem Classificação dos cabos Parâmetro Cat3 Cat4 Cat5 Cat5e Cat6 Cat7 Largura de Banda [MHz] Atenuação Máxima [db] 13,1 10, ,1 Perdas de retorno [db] n.d. n.d ,7 Atraso de propagação 1 ms 1 ms 548 ns 548 ns 546 ns 501 ns

12 Evolução das redes sistemas de cablagem Classificação das aplicações Classe A B C D E F Ópticas Aplicações Aplicações de voz e outras de baixa frequência Aplicações de dados de baixo débito Aplicações de dados de débito médio Aplicações de dados de alto débito Aplicações de dados de alto débito Aplicações de dados de muito alto débito Aplicações com necessidade de débito acima das capacidades do cobre

13 Evolução das redes sistemas de cablagem Classes e distâncias suportadas pelos cabos Classe Cat3 Cat4 Cat5 Cat5e Cat6 Cat7 A 2 Km 3 Km 3 Km 3 Km 3 Km 3 Km B 500 m 600 m 700 m 700 m n.d. n.d. C 100 m 150 m 160 m 160 m n.d. n.d. D 100 m 100 m n.d. n.d. E 100 m n.d. F 100 m

14 Evolução das redes sistemas de cablagem Tipos de fibras Fibra multimodo Dimensão do núcleo = 50 / 60.5 µm; diâmetro exterior da baínha = 125 µm. Dispersão modal: a relação entre a dimensão do núcleo e o c.d.o provoca a dispersão do sinal injectado em múltiplos feixes. Estes chegam ao receptor em diferentes instantes, causando dispersão temporal e reduzindo o débito máximo suportado. Utilização Facilitam o processo de ligação entre equipamentos, sendo utilizadas para débitos e distâncias inferiores. Fibra monomodo Dimensão do núcleo = 3 / 10 µm; diâmetro exterior da baínha = 125 µm. A reduzida dimensão do núcleo faz com que a transmissão não seja (praticamente) afectada pela dispersão modal. Utilização Débitos elevados, coberturas de muito grandes distâncias (intercontinentais requerem elementos activos para regeneração e amplificação do sinal)

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16 Evolução das redes panorâmica de evolução Redes Locais Normas para redes locais especificam camadas Físicas e Lógicas e definem mecanismos de acesso ao meio. Ethernet Normalizada pelo IEEE em (anos 80) Acesso ao meio pelo mecanismo CMSA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Colision Detection), com backoff exponencial. De 10Mb/s até 1Gb/s, nas versões mais recentes Token RING Normalizada pela IBM Acesso ao meio por passagem de testemunho (token) no anel. 16 Mb/s Token Bus Normalizado pela General Motors para uso em ambientes industriais. Acesso ao meio por passagem de testemunho (token), com topologia em barramento.

17 Evolução das redes panorâmica de evolução Redes Locais Tecnologia Complexidade Fiabilidade Justiça Divulgação Evolução Ethernet Baixa Elevada Média Muito elevada Permamente Token Ring Elevada Baixa Elevada Reduzida Muito reduzida Token Bus Elevada Elevada Elevada Muito reduzida Muito reduzida Estima-se que 95% do tráfego da Internet se inicie ou termine num adaptador Ethernet. Dispositivos sem fios podem aumentar ainda mais esta percentagem

18 Ethernet Débito de 10Mb/s Cabo coaxial, par-entrançado ou fibra. Solução partilhada e comutada (dependendo do meio físico). Comunicação Half-Duplex Fast Ethernet Débito de 100 Mb/s Par-entrançado (Cat5) UTP ou STP, ou fibra. Possibilidade de suporte de comunicação Full-Duplex Gigabit Ethernet Evolução das redes Ethernet Ethernet - tipos Débito de 1 Gb/s Par-entrançado (Cat5e) ou fibra. Suporte de comunicação Half-Duplex ou Full-Duplex Solução partilhada Limitação associada à atenuação do sinal e atraso de propagação Solução comutada Limitação associada à atenuação do sinal

19 Evolução das redes Ethernet 10 Mb/s Ethernet cablagem x Base y Tipo de meio físico Transmissão em banda de base Débito Nome Tipo de cabo Max SegmentoNós por segmento Débito/Custo 10Base2 10Base5 10BaseT Cabo coaxial fino Cabo coaxial grosso UTP/STP 200m m m BaseF Fibra óptica 2000m 1024

20 CISCOSYSTEMS Evolução das redes Ethernet 10 Mb/s Ethernet topologias Ethernet 10Base2 Topologia em barramento Cabo coaxial Conectores BNC Meio partilhado Posto de trabalho Ethernet Posto de trabalho Printer Servidor Comutador Ethernet 10BaseT Meio partilhado Hub Impressora Topologia em árvore Par entrançado (UTP, S/UTP ou STP) Posto de Trabalho Posto de Trabalho Servidor Conectores ISO 8877 de baixo custo e elevada fiabilidade

21 Evolução das redes Ethernet 10 Mb/s Ethernet avaliação Vantagens Desvantagens Infra-estrutura barata Infra-estrutura pode-se tornar cara Reduzido preço do cabo Fácil de montar Débito baixo (para as necessidade de hoje) Maior nº de colisões com alto volume de tráfego Fácil de expandir Eficiência reduzida com alto volume de tráfego

22 Evolução das redes Ethernet WiFi - tipos WLAN Solução normalizada pelo IEEE em Débito de 11Mb/s e 54Mb/S Características semelhantes às das redes Operações internas Formato das tramas Controlo de acesso ao meio Meio físico partilhado Confirmação do nível físico (por causa dos erros do meio) Transmissão inicial a 1Mb/s no nível MAC (/para garantir que todas as estações conseguem receber) Débito útil muito inferior ao referido na norma. Comunicação Modo estruturado versus modo ad-hoc Point Coordination Function (PCF): Polling realizado pelo AP Distributed Coordination Function (DCF): semelhante à Ethernet

23 Modo estruturado WiFi topologias Terminais móveis com interfaces Pontos de Acesso fazem a ligação à rede infra-estrurada. Topologia em árvore Evolução das redes Ethernet AP Router Switch AP Laptop computer Laptop computer Laptop computer Laptop computer Laptop computer Laptop computer Laptop computer Modo ad-hoc Nós com interfaces Nós são simultâneamente terminais móveis e encaminhadores. Topologia variável, de elevado dinamismo.

24 Resumo da aula Tecnologias de rede-parte I Tipos de rede Cablagem Evolução das Redes Locais Tecnologia Ethernet Outras...