Técnico em Informática 4º Int. Redes de Computadores Fabricio A. Steinmacher Sumário Topologias Físicas e Lógicas; Equipamentos para LAN Modelo OSI Introdução as Redes Topologias de rede Topologias Físicas AULA 27/03 Topologia física Define a forma como estão interligados no meio Topologia lógica Define o método de acesso ao meio Barrramento Anel Estrela Extendida Hierárquica Estrela Malha 1
Topologia Física: Barramento Aula 17/04 Utiliza os cabos coaxiais. É chamada de barramento porque o cabo de rede porta-se como se fosse uma barra, e os computadores ficam pendurados nessa barra, como um varal. ATE 30 METROS Topologia Física: Barramento Topologia Física: AneL Numa topologia em Anel ou Ring existe um cabo coaxial fechado sobre si próprio (anel), ao qual se ligam os vários computadores da Rede. Os sinais ou mensagens circulam dentro do referido cabo em anel, passando sequencialmente transmissão ponto-aponto de ligação em ligação até chegar ao destinatário. 2
Topologia Física: Estrela AULA 27/03 Topologia Física: Estrela estendida Todos os hosts conectados ao ponto central O ponto central pode ser um hub, switch ATE 100 METROS, Uma topologia em estrela estendida usa a topologia em estrela para ser criada Perda de Sinal devido ao cascateamento da rede. Topologia Física: Hierárquica AULA 28/03 O sistema é vinculado a um computador que controla o tráfego na topologia. Varias Redes Nat. Controlado por um Switch gerenciavel. É uma 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 detectar avarias com mais facilidade, relativamente às topologias em Barramento e Anel. 3
Topologia Física: Malha aula 29/03 VANTAGENS: Usando em situações onde não puder haver interrupção Existem vários caminhos possíveis para a comunicação. Por exemplo, quando enviamos um email, ele pode seguir diversos caminhos. Caso haja problema num dos troços, a mensagem segue por outro troço, aumentando assim a probabilidade de chegar ao destino. DESVANTAGENS: Maior complexidade da Rede. Elevado preço do equipamento de interligação de nós. TRABALHO TOPOLOGIAS DE REDE. TOPOLOGIAS UTILIZADAS ATE OS DIAS ATUAIS TOPOLOGIAS NÃO UTILIZADAS. VANTAGENS E DESVANTAGENS VLR. 0,5 PARA 10/04 INDIVIDUAL. CAPA INTRODUÇÃO, CONCLUSÃO, REFERENCIAS NORMAS ABNT, SUMARIO (ÍNDICE). DESENVOLVIMENTO Topologias Lógicas Topologia Lógica: Broadcast AULA 02/05 Broadcast Passagem de Token As estações não seguem nenhuma ordem para usar a rede, a primeira a solicitar é a atendida. Os dados dentro da Rede circulam por difusão ou broadcast. Isto significa que, se um computador enviar dados, toda a rede fica ocupada por esses sinais; Desta forma, todos os outros computadores detectam que existem dados na Rede, mas apenas o computador a quem se destinam esses dados é que os recolhe. Se, no momento em que o computador está a enviar dados para a Rede, outro computador começa a emitir dados, ocorre uma colisão na Rede e esta termina e todo o processo de comunicação tem de se iniciar novamente. 4
Os dados dentro da Rede circulam de nó em nó (ponto a ponto), isto é, de computador em computador. Um computador recebe os dados e, se estes não forem para eles, transmite-os novamente para outro computador. Este processo é repetido o número de vezes que forem necessárias até se encontrar o computador para o qual se destinam os dados. Após a recepção dos dados, este envia uma mensagem de confirmação para o computador emissor. A passagem de token controla o acesso à rede, passando um token eletrônico seqüencialmente para cada host Nesta topologia não ocorrem colisões, pois, devido a um sinal que circula na Rede e que é conhecido por Token (ou testemunho), um computador inicia uma nova transmissão após receber este sinal. Desta forma fica garantido que existe apenas um computador a ocupar a Rede num determinado momento. Pacotes Há três tipos de pacotes, o unicast, o multicast e o broadcast. O unicast é o mais comum, onde o pacote tem endereço certo: uma determinada máquina da rede, local ou wide. O multicast é o que é usado para distribuição sob demanda, onde você tem um grupo de computadores que receberão a mesma informação. Os computadores precisam estar "cadastrados" no grupo. E o broadcast é o mais "broad" de todos, ou seja, o que atinge mais computadores, é o pacote que é direcionado a todos os computadores na rede e, por ser tão amplo seu alcance, o que prejudicaria a Internet, ele é "dropado" pelos roteadores, em geral. Portanto, broadcast é mandar informação a todos os computadores de um segmento de rede ao mesmo tempo. 5
Resumindo o Broadcast O termo broadcast (para os purista, aqui vai um aviso, estou sendo didático) quer dizer: envia a mensagem para todos, quem se interessar que escute. ATIVIDADE. EFETUAR UMA PESQUISA AGORA SOBRE BROADCAST, MULTICAST E UNICAST. Quando você está no aeroporto e escuta a mensagem "vôo 1234 para Cucamonga, última chamada portão 10" isso é um broadcast. Todos nos aeroporto recebem a mensagem; e quem vai para Cucamonga e ainda não embarcou que corra. Tecnologias AULA -03/04 Redes Lan LAN Local Area Network WAN Wide Area Network MAN Metropolitan Area Network. SAN Storange Area Network LAN é o acrónimo de Local Area Network, é o nome que se dá a uma rede de carácter local, e cobrem uma área geográfica reduzida, tipicamente um escritório ou uma empresa, e interligam um número não muito elevado de entidades. São usualmente redes de domínio privado; 6
Rede Wan REDE MAN Uma rede externa à sua, como exemplo, a internet. É uma rede de longa distancia, uma rede que abrange uma grande área geográfica, que várias pessoas estão conectadas simultaneamente. Esta rede de carácter metropolitano liga computadores e utilizadores numa área geográfica maior que a abrangida pela LAN mas menor que a área abrangida pela WAN. Uma MAN normalmente resulta da interligação de várias LAN, cobrindo uma área geográfica de média dimensão, tipicamente um campus ou uma cidade/região, podem ser redes de domínio privado ou público. Pode estar inclusivamente ligada a uma rede WAN; Rede Man AULA 15/05 Rede San (Storage Area Networks) também designadas de redes de armazenamento, têm como objectivo a interligação entre vários computadores e dispositivos de storage (armazenamento) numa área limitada. Considerando que é fundamental que estas redes têm grandes débitos (rápido acesso à informação), utilizam tecnologias comopor exemplo Fiber Channel. 7
Tecnologias LAN Technology: LAN Ethernet FDDI As redes locais consistem nos seguintes componentes: Computadores Placa de Interface de Rede Meios de rede Dispositivos de rede Token Ring Aula 04/04 Equipamentos LAN AULA 22/05 Conversores de mídias lab 01 Computer NIC Server Printer 8
Equipamentos LAN Repetidores (ativos e passivos) Equipamentos LAN Hub. 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. 9
Equipamentos LAN Switch Não divide a velocidade entre as portas envia para todos iguais. 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). Equipamentos LAN Aula 05/04 Assim como no hub, é possível ter várias portas em um switch e a quantidade varia da mesma forma. O hub está cada vez mais em desuso. Isso porque existe um dispositivo chamado "hub switch" que possui preço parecido com o de um hub convencional. Trata-se de um tipo de switch econômico, geralmente usado para redes com até 24 computadores. Para redes maiores mas que não necessitam de um roteador, os switchs são mais indicados. Roteador 10
Um dispositivo de rede que permite interligar redes distintas. A Internet é composta por inúmeros roteadores interligados entre sí. Ao acessar um site qualquer, a requisição trafega por vários roteadores, até chegar ao destinatário e os dados enviados por ele fazem o caminho inverso para chegar ao seu micro. O nome "roteador" é bastante sugestivo, pois os roteadores são capazes de definir a melhor rota para os pacotes de dados, evitando roteadores que estejam sobrecarregados ou que não estejam funcionando. Um roteador pode ser tanto um dispositivo dedicado (no caso dos roteadores de maior porte) quanto um PC com duas ou mais placas de rede rodando um sistema operacional com suporte a esta função. Equipamentos de Lan Os pacth panels são utilizados para organizar os cabos, e possibilitam uma fácil identificação dos pontos de rede no rack. Eles são utilizados para fazer a conexão entre o cabeamento que sai do rack e chegam às tomadas (cabeamento horizontal) ou em outro patch panel interligando outro rack (cabeamento vertical). Isso permite que a mudança de um determinado usuário seja feita fisicamente no Rack sem a necessidade de alterar o cabeamento horizontal. AULA 29/05 TRABALHO SOBRE O Modelo de Referência OSI TRABALHO. PARA DIA 06/06 JUSTIFICADO, FONTE ARIAL TAMANHO 12, PARÁGRAFO A 2Cm DA MARGEM Modelo de Referência OSI Ele proporcionou aos fabricantes um conjunto de padrões que garantiam uma maior compatibilidade e interoperabilidade entre as várias tecnologias de rede produzidas pelas companhias ao redor do mundo. 11
Modelo de Referência OSI Camada Física Camada Física O sinal que vem do meio (Cabos UTP por exemplo), chega à camada física em formato de sinais elétricos e se transforma em bits (0 e 1). Como no cabo navega apenas sinais elétricos de baixa freqüência, a camada física identifica como 0 sinal elétrico com 5 volts e 1 como sinal elétrico com +5 volts. Vejam na figura abaixo o exemplo com a Senóide. A camada física trata coisas tipo distância máxima dos cabos (por exemplo no caso do UTP onde são 90m), conectores físicos (tipo BNC do coaxial ou RJ45 do UTP), pulsos elétricos (no caso de cabo metálico) ou pulsos de luz (no caso da fibra ótica), etc. Resumindo, ela recebe os dados e começa o processo, ou insere os dados finalizando o processo, de acordo com a ordem. Podemos associa-la a cabos e conectores. Exemplo de alguns dispositivos que atuam na camada física são os Hubs, tranceivers, cabos, etc. Sua PDU são os BITS. Modelo de Referência OSI Camada de Enlace de Dados Após a camada física ter formatado os dados de maneira que a camada de enlace os entenda, inicia-se a segunda parte do processo. Um aspecto interessante é que a camada de enlace já entende um endereço, o endereço físico (MAC Address Media Access Control ou Controle de acesso a mídia) a partir daqui sempre que eu me referir a endereço físico estou me referindo ao MAC Address. Sem querer sair do escopo da camada, acho necessária uma breve idéia a respeito do MAC. MAC address é um endereço Hexadecimal de 48 bits, tipo FF- C6-00-A2-05-D8. Na próxima parte do processo, quando o dado é enviado à camada de rede esse endereço vira endereço IP. Uma curiosidade, é que o MAC address possui a seguinte composição: A camada e enlace trata as topologias de rede, dispositivos como Switche, placa de rede, interfaces, etc., e é responsável por todo o processo de switching. Após o recebimento dos bits, ela os converte de maneira inteligível, os transforma em unidade de dado, subtrai o endereço físico e encaminha para a camada de rede que continua o processo 12
Modelo de Referência OSI Camada de Rede Pensando em WAN, é a camada que mais atua no processo. A camada 3 é responsável pelo tráfego no processo de internetworking. A partir de dispositivos como roteadores, ela decide qual o melhor caminho para os dados no processo, bem como estabelecimento das rotas. A camada 3 já entende o endereço físico, que o converte para endereço lógico (o endereço IP). Exemplo de protocolos de endereçamento lógico são o IP e o IPX. A partir daí, a PDU da camada de enlace, o quadro, se transforma em unidade de dado de camada 3. Exemplo de dispositivo atuante nessa camada é o Roteador, que sem dúvida é o principal agente no processo de internetworking, pois este determina as melhores rotas baseados no seus critérios, endereça os dados pelas redes, e gerencia suas tabelas de roteamento. Modelo de Referência OSI AULA 30/05 Camada de Transporte A camada de transporte é responsável pela qualidade na entrega/recebimento dos dados. Após os dados já endereçados virem da camada 3, é hora de começar o transporte dos mesmos. A camada 4 gerencia esse processo, para assegurar de maneira confiável o sucesso no transporte dos dados, por exemplo, um serviço bastante interessante que atua de forma interativa nessa camada é o Q.O.S ou Quality of Service (Qualidade de Serviço), que é um assunto bastante importante é fundamental no processo de internetworking, e mais adiante vou aborda-lo de maneira bem detalhada. Então, após os pacotes virem da camada de rede, já com seus remetentes/destinatários, é hora de entrega-los, como se as cartas tivessem acabados de sair do correio (camada 3), e o carteiro fosse as transportar (camada 4). Junto dos protocolos de endereçamento (IP e IPX), agora entram os protocolos de transporte (por exemplo, o TCP e o SPX). 13
Modelo de Referência OSI Camada de Sessão Após a recepção dos bits, a obtenção do endereço, e a definição de um caminho para o transporte, se inicia então a sessão responsável pelo processo da troca de dados/comunicação. A camada 5 é responsável por iniciar, gerenciar e terminar a conexão entre hosts. Para obter êxito no processo de comunicação, a camada de seção têm que se preocupar com a sincronização entre hosts, para que a sessão aberta entre eles se mantenha funcionando. Exemplo de dispositivos, ou mais especificamente, aplicativos que atuam na camada de sessão é o ICQ, ou o MIRC. Camada de Apresentação A camada 6 atua como intermediaria no processo frente às suas camadas adjacentes. Ela cuida da formatação dos dados, e da representação destes, e ela é a camada responsável por fazer com que duas redes diferentes (por exemplo, uma TCP/IP e outra IPX/SPX) se comuniquem, traduzindo os dados no processo de comunicação. Alguns dispositivos atuantes na camada de Apresentação são o Gateway, ou os Traceivers, sendo que o Gateway no caso faria a ponte entre as redes traduzindo diferentes protocolos, e o Tranceiver traduz sinais por exemplo de cabo UTP em sinais que um cabo Coaxial entenda. 14
Modelo de Referência OSI Camada de Aplicação A camada de aplicação e a que mais notamos no dia a dia, pois interagimos direto com ela através de softwares como cliente de correio, programas de mensagens instantâneas, etc. Do ponto de vista do conceito, na minha opinião a camada 7 e basicamente a interface direta para inserção/recepção de dados. Nela é que atuam o DNS, o Telnet, o FTP, etc. E ela pode tanto iniciar quanto finalizar o processo, pois como a camada física, se encontra em um dos extremos do modelo! Modelo de Referência OSI AULA 11/04 Comunicação Ponto-a-Ponto VÍDEO CAMADA OSI. 15