REDES DE COMPUTADORES O QUE É UMA REDE? Rede é um conjunto de módulos processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, ou seja, dois ou mais computadores interligados por algum meio físico, trocando informações e compartilhando recursos (impressoras, informações, programas, etc.). TIPOS DE REDES. O tipo de rede é definido pela sua área de abrangência, podemos classificar as redes como: LAN (REDE LOCAL) É uma rede que permite a interconexão de equipamentos de comunicação de dados numa pequena região, podemos citar como exemplo uma rede dentro de um escritório ou em casa. MAN (REDE METROPOLITANA) É uma rede que permite a interconexão de equipamentos de comunicação de dados em uma área bem superior comparada a uma Lan, geralmente permite a comunicação a uma distância de 10 KM contra 1 KM da Lan. WAN (REDE EXTENSA) - É uma rede que permite a interconexão de equipamentos de comunicação de dados onde os computadores podem estar em cidades, estados ou até países diferentes. ESTRELA Nessa topologia os computadores são conectados a um componente concentrador e distribuidor de sinais (HUB, SWITCH) pela rede. Essa topologia oferece um gerenciamento centralizado que facilita a manutenção e oferece uma alta tolerância a falhas. O ponto negativo é que essa topologia consome muito cabo e requer um componente adicional para a conexão dos computadores como é o caso do HUB. TOPOLOGIA. A topologia de uma rede é um diagrama que descreve como seus elementos estão conectados. Esses elementos são chamados de NÓS, e podem ser computadores, impressoras e outros equipamentos. A topologia de uma rede descreve como o é o "layout" do meio através do qual há o tráfego de informações, e também como os dispositivos estão conectados a ele. São várias as topologias existentes, podemos citar o Barramento, Estrela, Anel e Árvore. - BARRAMENTO Os computadores são conectados por um único cabo de rede. Em cada extremidade do cabo, é ligado um conector chamado Terminador que faz com que o sinal não ressoe pela rede se não encontrar a estação de destino. A principal desvantagem desse tipo de rede é a sua baixa tolerância a falhas, pois se o cabo partir em um ponto qualquer a rede fica inoperante (fica fora do ar). Outro problema desse tipo de topologia é a dificuldade de se fazer a manutenção na rede e a degradação da performance com o aumento do número de estações conectados no cabo. 3. - ANEL Uma topologia em anel consiste de estações conectadas através de um caminho fechado. Redes em anel são capazes de transmitir e receber dados em qualquer direção, mas as configurações mais usuais são unidirecionais. Dependendo do modo utilizado nessa topologia se um dos computadores falhar, toda a rede estará sujeita a ficar fora do ar, isso pode acontecer se o comportamento das estações for ativo, já que nesse modo as placas de redes funcionam como repetidos, neste caso elas tem a função de receber o sinal e retransmitir para o próximo ponto, porém é possível utilizar o modo passivo que veremos mais adiante. Atualizada 27/01/2009 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 1
4- Topologia em Árvore Podemos dizer que este tipo de rede é formado por estrelas conectadas entre si. É bastante comum nas redes modernas que possuam um número grande de equipamentos. outras aguardam em silêncio esta é uma característica básica de um meio físico compartilhado. O controle deste processo fica a cargo do método de acesso Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD qualquer estação pode transmitir quando percebe o meio livre. Pode ocorrer que duas ou mais estações tentem transmitir simultaneamente; nesse caso, ocorre uma colisão e os pacotes são corrompidos. Quando a colisão é detectada, a estação tenta retransmitir o pacote após um intervalo de tempo aleatório. Isto implica que o CSMA/CD pode estar em três estados transmitindo, disputando ou inativo. 5.2 Fast Ethernet (802.3 U) 5. ARQUITETURA DE REDE É um padrão da indústria que determina como será a interação entre os meios físicos e lógicos para a transmissão dos dados. As arquiteturas mais importantes são: 5.1 - ARQUITETURA ETHERNET (IEEE 802.3) A Ethernet é um padrão de camada física e camada de enlace, opera à 10 Mbps, nessa arquitetura os sinais são transmitidos por difusão, ou seja, uma estação emite seus sinais na rede e esses sinais são enviados a todas as outras estações, porém, apenas a máquina que contém o endereço correspondente de destino irá interceptar o sinal, assim, apenas uma estação pode transmitir de cada vez esse modo de comunicação se chama Half-Duplex. Bem, essa forma de transmissão pode ser cobrada em prova como rede por difusão ou Broadcast, nesse caso as estações (computadores) serão interligadas por um equipamento chamado HUB que falaremos mais adiante. O modo de transmissão é uma característica importante da Ethernet, esses modos podem ser classificados em: Simplex: durante todo o tempo apenas uma estação transmite, a transmissão é feita unilateralmente; Half-duplex: cada estação transmite ou recebe informações, não acontecendo transmissão simultânea; Full-duplex: cada estação transmite e/ou recebe, podendo ocorrer transmissões simultâneas. O padrão fast ethernet manteve do padrão ethernet o endereçamento, o formato do pacote, o tamanho e o mecanismo de detecção de erro. As mudanças mais significativas em relação ao padrão Ethernet são o aumento de velocidade que foi para 100 Mbps e o modo de transmissão que pode ser half-duplex ou full-duplex. 5.3 Gigabit Ethernet (802.3 Z) Este novo padrão agregou valor não só ao tráfego de dados como também ao de voz e vídeo. O gigabit ethernet foi desenvolvido para suportar o quadro padrão ethernet, isto significa manter a compatibilidade com a base instalada de dispositivos ethernet e fast ethernet e não requerer tradução do quadro. Possui taxa de transmissão de 1Gbps e, na sua essência, segue o padrão ethernet com detecção de colisão, regras de repetidores, aceita modo de transmissão half-duplex e full-duplex. Algumas mudanças foram necessárias para obter o suporte ao modo half-duplex. 5.4 TOKEN RING (802.5) Padrão de rede desenvolvida pela IBM onde os dados são transmitidos em forma de anel, hoje em dia essa arquitetura já não é mais tão utilizada devido a existência da arquitetura Ethernet, nessa arquitetura a velocidade de transmissão é de 16 mbps. 6 - CABOS DE REDE O meio físico por onde os dados irão trafegar. O padrão de meio físico mais utilizado é o ETHERNET que fixa várias especificações para cabos sendo que as mais utilizadas são: 6.1 CABO COAXIAL Regras de Controle de Acesso ao Meio Foi o primeiro tipo de cabo disponível no mercado e era, até alguns anos atrás, o meio de transmissão mais O modo de transmissão em half-duplex requer que moderno que existia em termos de transporte de bits, apenas uma estação transmita enquanto que todas as embora ainda hoje seja utilizado, porém não em redes de 2 Atualizada 27/01/2009 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores
computadores que passaram a utilizar os cabos par trançado. O cabo coaxial é mais resistente à interferência e atenuação do que o cabo par trançado. Atenuação é a perda da intensidade do sinal que começa a ocorrer conforme a distância vai aumentando. Esse tipo de cabo é constituído por um núcleo de cobre sólido cercado por um isolante, uma blidagem de malha metálica e uma cobertura externa. 5.1.2 10BASE2 Também conhecido como Thinnet. É um cabo coaxial fino com especificações RG58 e que também é utilizado em cabos de antenas de TV. Esse cabo era utilizado na topologia barramento. O cabo 10base2 pode ser utilizado em segmentos de até 185 metros utilizando conectores do tipo BNC. 6.1.2 10BASE5 Cabos Ethernet Cat 5 possuem oito fios (quatro pares), mas tanto no padrão 10BaseT quanto no 100BaseT (10 Mbps e 100 Mbps, respectivamente) apenas quatro desses fios (dois pares) são realmente utilizados. Um par é usado para transmissão dos dados e o outro par é usado para recepção dos dados. Pino Cor Função 1 Branco com Verde +TD 2 Verde -TD 3 Branco com Laranja +RD 4 Azul Não usado 5 Branco com Azul Não usado 6 Laranja -RD 7 Branco Marrom Não usado 8 Marrom Não usado Também conhecido como Thicknet. É um cabo coaxial mais grosso e mais resistente a interferências, pode possuir segmentos de até 500 metros. 6.2 PAR TRANÇADO Hoje é o cabo mais utilizado em redes de computadores, mas que também podem ser utilizados em redes telefônicas. Sua desvantagem consiste no fato de ser mais suscetível à interferência e ao ruído. Por este motivo foram criados dois tipos de cabo par trançado que serão descritos abaixo: 6.2.1 UTP ( PAR TRANÇADO SEM PROTEÇÃO) O cabo UTP é composto por pares de fios, sendo que cada par é isolado um do outro e todos são trançados juntos dentro de uma cobertura externa, que não possui uma blindagem física. Os UTP s são divididos em 6 categorias : CATEGORIA 1 Utilizado em instalações telefônicas, porém inadequado para transmissão de dados. CATEGORIA 2 Certifica o cabo UTP para transmissões de dados de até 4 mbps. CATEGORIA 3 Certifica o cabo UTP para transmissões de dados de até 10 mbps. CATEGORIA 4 - Certifica o cabo UTP para transmissões de dados de até 16 mbps. CATEGORIA 5 - Certifica o cabo UTP para transmissões de dados de até 100 mbps. CATEGORIA 5E -Certifica cabos UTP para transmissões de dados de até 1 Gbps. CATEGORIA 6- Suporta velocidades de 1Gbps até 10Gbps. O Gigabit Ethernet permite transferências de rede de até 1.000 Mbps usando cabo UTP (par trançado) padrão Cat 5. Mas como isso é possível, já que cabos Cat 5 podem trabalhar apenas a 100 Mbps? Especificações utilizadas para o cabo Par Trançado: 10 BaseT 100 BaseT 1000 BaseT 6.2.2 Crosstalk ou diafonia É uma interferência entre os pares dentro de um cabo, ou seja, tendência do sinal de um par de fios ser induzido por um outro par adjacente. Essa interferência é criada por um curto-circuito ou a junção indutiva entre duas linhas independentes. UTP é sensível ao crosstalk, mas quanto maior o número de entrelaçamentos por metro de cabo, maior será a resistência do cabo a esse tipo de interferência. 6.2.3 STP ( PAR TRANÇADO COM PROTEÇÃO) O cabo STP possui uma camada protetora de alumínio e cobre trançado em volta do cabo interno que protege os fios contra interferência eletromagnético ou ruído. O cabo par trançado utiliza os conectores do tipo RJ45. Atualizada 27/01/2009 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 3
PINAGEM Os cabos UTP possuem oito fios internamente que precisam ser crimpados no conector RJ 45 conforme padronização definida pela EIA/TIA ( Aliança das Indústrias Eletrônicas / Associação das Indústrias de Telecomunicação Órgão norte americano responsável pela padronização dos sistemas). Esse cabo UTP pode ser utilizado para conectar um computador ao HUB, um HUB a outro ou dois computadores sem a utilização do HUB. Para isso funcionar a posição dos fios dentro do cabo UTP tem que seguir uma padronização que pode ser EIA/TIA 568 A ou 568 B. Nesse caso quando um computador for ligado ao HUB as pontas do cabo UTP terão que ser iguais, ou seja, se em uma ponta o conector for 568 A na outra o conector também tem que ser 568 A, essa forma de organização dos pinos no conector é chamada de pinagem Normal, porém, se a ligação for entre dois computadores sem a utilização do HUB em uma das pontas se utiliza o padrão de cores 568 A e na outra ponta o padrão 568 B, nesse caso essa configuração é chamada de CROSS-OVER. Uplink (porta) Esta é uma porta encontrada na maioria dos hubs, que permite interligar dois Hubs utilizando um cabo de rede comum. Os micros ligados a ambos os hubs passam então a formar uma única rede. Em geral a porta uplink é compartilhada com a última porta do hub. Se você tiver um hub de 8 portas por exemplo, a porta uplink geralmente será compartilhada com a porta número 8, impedindo que ambas sejam utilizadas simultaneamente. Na falta da porta uplink, também é possível interligar Hubs utilizando um cabo cross-over. 7. FIBRA ÓPTICA Vantagens das fibras ópticas A transmissão de dados em uma rede através de fibras ópticas tem como principais vantagens: Maior velocidade: Redes do tipo Gigabit Ethernet (1.000 Mbits/s) podem operar com cabos UTP ou com fibras ópticas. Redes do tipo 10-Gigabit Ethernet (10.000 Mbits/s) geralmente operam com fibras ópticas. Maior alcance: Cabos UTP são limitados a 100 metros de alcance. Com fibras ópticas podemos ter alcances bem maiores, na faixa de 2 km ou mais. Isolamento elétrico: Na ligação entre prédios diferentes, muitas vezes existem problemas de aterramento. Quando existem áreas abertas, raios podem induzir tensões nos cabos de rede. Fibras ópticas não têm esses problemas, pois não transportam eletricidade. Desvantagens das fibras ópticas Como tudo na vida, as fibras ópticas têm vantagens e desvantagens. As desvantagens são relacionadas ao maior custo e à dificuldade de confecção dos cabos: As fibras ópticas são mais caras que os cabos UTP Conectores para fibras ópticas também são mais caros Placas de rede, hubs e switches para fibras ópticas são mais caros Especificações mais utilizadas para o cabo Fibra Óptica: 100 Base BX 100 Base FX 100 Base SX 8. EQUIPAMENTOS DE REDES 8.1 HUB O hub é um dispositivo que tem a função de interligar os computadores de uma rede local. Sua forma de trabalho é a mais simples se comparado ao switch e ao roteador: o hub recebe dados vindos de um computador e os transmite às outras máquinas. No momento em que isso ocorre, nenhum outro computador consegue enviar sinal. Sua liberação acontece após o sinal anterior ter sido completamente distribuído. Em um hub é possível ter várias portas, ou seja, entradas para conectar o cabo de rede de cada computador. Geralmente, há aparelhos com 8, 16, 24 e 32 portas. A quantidade varia de acordo com o modelo e o fabricante do equipamento. Caso o cabo de uma máquina seja desconectado ou apresente algum defeito, a rede não deixa de funcionar, pois é o hub que a "sustenta". Também é possível adicionar um outro hub ao já existente. Por exemplo, nos casos em que um hub tem 8 portas e outro com igual quantidade de entradas foi adquirido para a mesma rede. Hubs são adequados para redes pequenas e/ou domésticas. 8.2 Bridge Apesar do bridge ter caído em desuso, é importante entender o seu funcionamento, pois ele deu origem ao switch, muito comum nas redes modernas. Podemos considerar o bridge como sendo um switch de duas portas. Seu trabalho é evitar o número excessivo de colisões quando um número grande de computadores compartilham o mesmo cabo. O bridge analisa os endereços dos pacotes de dados que chegam em cada porta, e transmitem o pacote para a outra porta somente quando concluem que o destino está neste outra porta. 4 Atualizada 27/01/2009 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores
8.3 SWITCH O switch é um aparelho muito semelhante ao hub, mas tem uma grande diferença: os dados vindos do computador de origem somente são repassados ao computador de destino. Isso porque os switchs criam uma espécie de canal de comunicação exclusiva entre a origem e o destino. Dessa forma, a rede não fica "presa" a um único computador no envio de informações. Isso aumenta o desempenho da rede já que a comunicação está sempre disponível, exceto quando dois ou mais computadores tentam enviar dados simultaneamente à mesma máquina. Essa característica também diminui a ocorrência de erros (colisões de pacotes, por exemplo). Assim como no hub, é possível ter várias portas em um switch e a quantidade varia da mesma forma. Endereço MAC MAC significa Media Access Control (Endereços MAC) e possuem 48 bits de tamanho. Eles são utilizados para identificar a placa de rede. Não existem duas placas com o mesmo endereço MAC, ou seja, este endereço é único para cada placa de rede em cada computador. Os endereços MAC são gravados em uma memória ROM da placa. Antes de sair da fábrica, o fabricante do hardware atribui um endereço físico a cada placa de rede. Como o endereço MAC está localizado na placa de rede, se a placa de rede fosse trocada em um computador, o endereço físico da estação mudaria para o novo endereço MAC. Há dois formatos para os endereços MAC: 0000.0c12.3456 ou 00-00-0c-12-34-56. Atualizada 27/01/2009 Neste curso os melhores alunos estão sendo preparados pelos melhores Professores 5