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1 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fundamentos de Redes de Computadores 2 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fundamentos de redes de Computadores • Apresentar e entender as noções fundamentais sobre redes de computadores Objetivos 3 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Introdução A comunicação é uma das maiores necessidades da sociedade humana desde os primórdios da sua existência. Conforme as civilizações se dispersavam geograficamente, a comunicação se tornava cada vez mais uma necessidade e um desafio. Sinais de fumaça e pombos-correio foram algumas das maneiras encontradas por nossos ancestrais para tentar aproximar as comunidades distantes. 4 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Definição Redes É a interconexão entre dois ou mais computadores, permitindo a troca de dados otimizando recursos de hardware e software. Conjunto de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia. Dois computadores estão conectados quando podem trocar informações entre si. (A conexão é o meio físico e pode ser através de meios guiados ou não guiados). 5 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Definição Redes Uma REDE DE COMPUTADORES é formada por um conjunto de módulos processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação. O sistema de comunicação vai se constituir de um arranjo topológico , interligando os vários módulos processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um conjunto de regras com o fim de organizar a comunicação (protocolos). 6 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Rede de Computadores – acesso externo 7 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Rede de Computadores – Novas Tecnologias 8 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Rede de Computadores - Internet 9 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Rede de Computadores - Infraestrutura 10 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores INTERCONEXÃO - Ligação física ou topológica entre as estações da rede ; COMPARTILHAMENTO DE RECURSOS - Os recursos (impressora, drive, CD-ROM, etc) estão disponíveis a todos os usuário da rede (Minimiza custos) ; DISPONIBILIDADE - É a probabilidade de, em qualquer instante, um sistema estar em funcionamento, mesmo que degradado, a despeito de falhas; EXTENSIBILIDADE - Também chamado de crescimento incremental. É a capacidade de sistemas serem facilmente adaptados a novos ambientes e necessidades sem interrupção do seu funcionamento ; Fundamentos de Redes: Conceitos 11 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores EDUCAÇÃO À DISTÂNCIA - É a capacidade de participar de um curso sem ter que estar em uma sala de aula (via Internet) ; TROCA DE INFORMAÇÕES /MENSAGENS - As redes oferecem recursos para serviços do tipo: telefones, cartas, documentos, fax, multimidia, etc (Isso caracteriza a comunicação entre pessoas) ; ACESSO A INFORMAÇÃO REMOTA - Permitem acesso a bancos, jornais e outros periódicos, biblioteca, Web ; ENTRETENIMENTO INTERATIVO - Jogos, TV interativa, Vídeo sob demanda através das redes (principalmente a Internet) ; APLICAÇÕES CLIENTE/SERVIDOR - Uso de Sistemas de Informação através das redes ; Fundamentos de Redes: Conceitos 12 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Redução de custos; Compartilhamento de recursos (acesso às Informações); Disponibilidade das informações; Educação a distância; Troca de informações e mensagens; Entretenimento e comunicação não hierárquica(peer-to-peer); Aplicações Cliente/Servidor; Comércio eletrônico; Negociação eletrônica entre empresas; Fim da tirania geográfica (Redes Wan). Ex: acesso a um Servidor Web ou acesso local dentro da própria empresa. Redes de Computadores: características 13 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Redes: recursos necessários Placa de rede + Desktop + Hub, Switch, Router, Meios de Transmissão (guiados e não guiados). + Hardware Protocolo s Software Padrões 14 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Redes Locais de Computadores: Composição 15 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores • Servidor: É um micro ou dispositivo capaz de oferecer um recurso para a rede. Em redes ponto-a-ponto não há a figura do servidor; nesse tipo de rede os micros ora funcionam como servidores, ora como clientes. • Clientes: É um micro computador ou dispositivo que acessa os recursos oferecidos pela rede. • Recursos: Qualquer coisa que possa ser oferecida e usada pelos clientes da rede como impressoras, arquivos, unidades de disco, acesso a Internet, etc. • Protocolo: Linguagem utilizada para que os computadores conversem entre si. • Cabeamento: Os cabos de rede transmitem os dados que serão trocados entre os diversos dispositivos que compõem uma rede. • Placa de Rede: A placa de rede, também de NIC ( Network Interface Card), permite que PC’s consigam ser conectados em rede. • Hardware de Rede: Poderá ser necessário o uso de periférico para efetuar ou melhorar a comunicação da rede. O uso de Hubs, Switches e Roteadores são apenas outros periféricos que eventualmente poderão ser encontrados nas redes. Redes Locais de Computadores: Composição 16 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Desenvolvimento de programas em conjunto, independente da localização; Compartilhamento de recursos (bases de dados, arquivos, programas, periféricos...); Correio Eletrônico; Acesso discado; Vídeo conferência; VoIP; Multimídia. Serviços Disponíveis em Rede 17 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Redes de computadores X Sistemas Distribuídos Algumas literaturas confundem esses conceitos; A principal diferença entre eles é que num Sistema Distribuído, um conjunto de computadores independentes parece ser, para seus usuários, um único sistema coerente e transparente; Em geral ele tem um único modelo ou paradigma que apresenta aos usuários. (Normalmente isso é feito por uma camada de SW sobre o S.O, MidleWare); Ex: World Wide Web. 18 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Ambiente Centralizado 19 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Ambiente Centralizado 20 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Ambiente Distribuído 21 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Modelo Cliente Servidor Baseado em troca de mensagens; Cliente solicita, servidor executa e devolve a resposta. 22 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Modos de Transmissão de Dados Há três modos de transmissão de dados: – Simplex – Half-duplex – Full-duplex TRANSMISSOR (TX) RECEPTOR (RX) TRANSMISSOR (TX) RECEPTOR (RX) TRANSMISSOR RECEPTOR TRANSMISSOR RECEPTOR 23 Professor- Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Taxonomia / Classificação das Redes de Computadores Existem Critérios para a classificação de redes. Os mais comuns são: • Dimensão/distância ou área geográfica ocupada redes Locais (LAN); redes Metropolitanas (MAN); redes de área alargada (WAN); • Capacidade de transferência de informação redes de baixa capacidade; redes de média capacidade; redes de alta capacidade. •Método de transferência dos dados redes de comutação de pacotes; redes de comutação de circuitos; 24 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Taxonomia / Classificação das Redes de Computadores • Topologia redes em estrela; redes em barramento; redes em anel. • Meio físicos de transmissão redes de cobre; redes de fibra óptica; redes rádio; redes por satélite. • Tecnologia de transmissão redes multiponto (ethernet, token-ring, redes FDDI); redes ponto a ponto (ATM, PPP, FRAME-RELAY, ISDN / ADSL). • 25 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Taxonomia / Classificação das Redes de Computadores Duas dimensões destacam-se das demais. • Tecnologia de transmissão – Redes Multiponto (Links de difusão); – Redes Ponto a ponto (links point to point). • Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada – (LANS, WANS E MANS) 26 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Tecnologias de Transmissão - Multiponto 1) Redes Difusão ou Multiponto 27 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Tecnologias de Transmissão Redes de difusão também conhecidas como (multiponto/broadcasting): tem apenas um canal de comunicação, compartilhado por todas as máquinas da rede. Ex: Redes LANS E SATÉLITE. Protocolo de transmissão Carrier Sense Multiple access Colision detect (CSMA/CD) também conhecido como protocolo de contenção). 28 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Redes Difusão Canal de comunicação é compartilhado entre os computadores; Em geral, mensagens são curtas(chamadas de pacotes); Mensagens são enviadas por uma das máquinas e recebidas por todas as outras máquinas da rede; Toda mensagem possui um campo de endereço; 29 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores É necessário um algoritmo para controlar o acesso ao meio de transmissão. Este algoritmo é executado por cada computador da rede; (CSMA/CD, CSMA/CA, TOKEN BUS, etc); Ao receber a mensagem o computador verifica o campo de endereço de destino que ela contém: Se a mensagem traz o seu endereço como destino, então recebe/processa a mensagem senão descarta a mensagem Passar vídeo colisão.mp4 Redes Difusão 30 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Tecnologias de Transmissão – ponto a ponto 2) Redes ponto-a-ponto (point-to-point) 31 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Tecnologias de Transmissão – ponto a ponto 2) Redes ponto-a-ponto (point-to-point) Conexão acontece entre pares de computadores; Pacotes são enviados na modalidade store-and-forward (um pacote pode ter que passar por uma ou mais máquinas antes de chegar ao destino); Algoritmos de roteamento são muito importantes; Encontrar boas rotas é importante em redes ponto a ponto; Às vezes essas redes são chamadas Unicast 32 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada Classificação mais comum dos tipos de redes LAN - Local Area Network; MAN - Metropolitan Area Network; WAN - Wide Area Network. 33 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Salas/Campus LAN (Local Area Network) Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 34 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Conceito de LAN Mais conhecida como rede local, é o tipo mais comum de rede, abrangendo o espaço de uma sala, escritório, ou mesmo um prédio inteiro. Se a rede ocupar mais de um prédio então ela é maior do que unma rede local e, portanto, se encaixa e outra classificação. A arquitetura mais popular deste tipo de rede chama-se Ethernet ou IEEE 802.3 As LANs têm um tamanho restrito, o que significa que o pior tempo de transmissão é limitado e conhecido com a devida antecedência. O conhecimento desse limite permite a utilização de determinados tipos de projetos que em outras circunstâncias seriam enviáveis, além de simplificar o gerenciamento da rede. Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 35 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Características Surgiram em ambientes de institutos de pesquisas e universidades Possui limitação geográfica (confinadas); Possui velocidades elevadas (10/100/1000/10.000 Mbps); Apresentam baixas taxas de erro; (de 10-8 a 10-11) Facilitam a evolução/expansão gradual de configuração; Oferecem alta confiabilidade; Pertencem geralmente a uma única organização; Distribuem poder computacional; Viabilizam a troca e o compartilhamento de informações e dispositivos periféricos; Preservam a independência das várias estações de processamento; Permitem a integração em ambientes de trabalho corporativo. Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 36 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores MAN (Metropolitan Area Network) Cidades/Metrópoles Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 37 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Conceito de MAN Uma rede metropolitana, ou MAN, é, na verdade, uma versão ampliada de uma LAN, pois basicamente os dois tipos de rede utilizam tecnologias semelhantes. Uma MAN pode abranger um grupo de escritórios vizinhos ou uma cidade inteira e pode ser privada ou pública. Esse tipo de rede é capaz de transportar dados e voz, podendo inclusive ser associado à rede de televisão a cabo local. Uma MAN tem apenas um ou dois cabos e não contém elementos de comutação capazes de transmitir pacotes através de uma série de linhas de saída. A ausência desses elementos simplifica a estrutura. Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 38 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Características das MAÑ´s Distâncias entre os vários módulos de aproximadamente 10 Km; A definição do termo “Rede Metropolitana” surgiu com o padrão IEEE-802.6; Apresenta características semelhantes às Redes Locais; As MAN`s, em geral, cobrem distâncias maiores que as LAN`s, operando em velocidades similares ou maiores. Ex: Rede de TV a cabo. Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 39 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores WAN (Wide Area Network) Países/Continentes Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 40 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Conceito de WAN Também chamada rede de longa distância, abrange uma área maior do que apenas uma cidade. A Internet é o melhor exemplo de uma WAN, muito embora alguns autores tenham criado uma categoria específica para ela: GAN (Global Area Network ou Rede Global). No caso de empresas conectando suas diversas filiais e escritórios, a mesma explicação sobre como a conexão é fisicamente feita apresentada no itemanterior é válida. Uma rede geograficamente distribuída, ou WAN, abrange uma ampla área geográfica, com frequência um país ou continente. Ela contém um conjunto de máquinas cuja finalidade é executar os programas (ou seja, as aplicações) do usuário. Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 41 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Características Surgiram da necessidade de se compartilhar recursos especializados por uma comunidade de usuários geograficamente dispersos; Possui custos de comunicação elevados (envolvem LPCD, enlaces microondas, circuitos via satélite, etc...); A interligação entre os diversos módulos determina a utilização de topologias específicas, diferentes das utilizadas em LANs; Geralmente são redes públicas, envolvendo grandes operadoras de sistemas de telecomunicações; Velocidades mais baixas que as LAN`s e MAN`s Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 42 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Outras classificações • Campus Área Network - CAN Também chamada rede de campo, é uma rede maior que a rede local, com abrangência de mais de um prédio – em outras palavras, é composta de pelo menos duas redes locais interligadas. As redes de universidades, hospitais e de grandes empresas normalmente caem nesta classificação. Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 43 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores • Virtual Local Área Network - VLAN Podemos configurar uma rede para que determinadas máquinas passem a fazer parte de uma mesma rede local, mesmo que elas estejam fisicamente distantes uma da outra, para que possam ter acesso aos mesmos recursos. Um bom exemplo é o de uma empresa onde um determinado grupo de funcionário estará trabalhando em um projeto conjunto por um determinado tempo e os funcionários precisarão ter acesso aos mesmos recursos (arquivos, por exemplo) sem muita “burocracia”. Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 44 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores • Wireless Local Área Network - WLAN Todo seu conteúdo é idêntico ao conceito de LAN, porém sem o uso de cabos, onde será usada as transmissões em radiofreqüência. A arquitetura mais popular deste tipo de rede chama-se Wi-Fi ou IEEE 802.11. Dimensão/ Distância ou área geográfica ocupada 45 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores TOPOLOGIA É a forma física de interconexão dos computadores, ou como os equipamentos estão conectados física ou logicamente. Estrutura de interconexão (Topologia) Nó de Comunicação Equipamento/Usuário 46 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia de Barramento: Conceito A topologia de barramento também é conhecida como barramento linear. Este é o método mais simples e comum de conectar os computadores em rede. Consiste em um único cabo, chamado tronco (e também backbone ou segmento), que conecta todos os computadores da rede em uma linha única. 47 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia de Barramento Fonte: ANTONIO, João. Informática para Concursos Públicos. Disponível em www.joaoantonio.com.br http://www.joaoantonio.com.br/ 48 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia de Barramento Terminador de cabo coaxial Conector T para cabo coaxial Conector BNC para cabo coaxial Cabo livre para uma nova transmissão Computador “A” quer transmitir uma informação para o computador “D” 49 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Estrela: Conceito • Na topologia estrela, os computadores são conectados aoum host centralizado, normalmente um computador. Todas as transmissões entre os terminais passam pelo host central e são enviadas ao seu destino. Ex: redes de terminais Unix e redes de terminas SNA (mainframe); • Um rede Ethernet em barramento utilizando um hub ou um switch pode ser considerada fisicamente em forma de estrela, mas quanto à tecnologia de transmissão é uma barra. 50 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Estrela: Conceito • A rede de estrela oferece recursos e gerenciamento centralizados. Entretanto, como cada computador está conectado a um ponto central, esta topologia exige uma grande quantidade de cabos em uma instalação grande de rede. Além disso, se o ponto central falhar, a rede inteira cai. • Se um computador em uma rede de estrela ou cabo que o conecta ao hub falhar, apenas o computador com falha não poderá enviar ou receber mensagens da rede. O restante da rede continua a funcionar normalmente. 51 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Estrela Características: Estações ligadas a um nó central (Radial) ; Alto custo de conexão; Confiabilidade limitada pelo nó central; Desempenho limitado (...) Roteamento concentrado no nó central. 52 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Física em Estrela Computador “A” quer transmitir uma informação para o computador “D” Cabo livre para uma nova transmissão Concentra dor Conector RJ45 Cabo UTP 53 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Anel A topologia de anel conecta os computadores em um único círculo de cabos. Não há extremidades terminadas. Os sinais viajam pela volta em uma direção e passam através de cada computador. Ao contrário da topologia de barramento passiva, cada computador atua como um repetidor para amplificar o sinal e enviá-lo para o seguinte. Como o sinal passa através de todos os computadores, a falha em um computador pode Ter impacto sobre toda a rede. 54 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Anel Passagem de símbolos ou token Um método de transmitir dados ao redor de um anel chama-se passagem de símbolo ou token. Um símbolo é passado de computador a computador até que chegue a algum que tenha dados para enviar. O computador que envia modifica o símbolo, anexa um endereço eletrônico aos dados e os envia ao longo do anel. Os dados passam por cada computador até encontrarem aquele com um endereço que coincida com o endereço nos dados. O computador receptor devolve a mensagem ao computador emissor, indicando que os dados foram recebidos. Após a verificação, o computador emissor cria um novo símbolo e o libera na rede. 55 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Anel Características: adaptado às redes locais (Token Ring) ; estações ligadas em anel; custo médio de conexão; confiabilidade limitada pelo nó; alto desempenho; sem roteamento; maior alcance; 56 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Anel Computador “A” quer transmitir uma informação para o computador “D” Token ou ficha, fica circulando no anel Ficha fica livre para uma nova transmissão Placa de rede utilizada na rede Token Ring Equipamento com rede em anel 57 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Diferenças entre topologias básicas Topologia Vantagens Desvantagens Barramento Uso de cabos com economia. Mídia barata e fácil de trabalhar. Simples, confiável. Fácil de ampliar. Rede pode ficar lenta com tráfego intenso. Problemas difíceis de serem isolados. Rompimento dos cabos pode afetar muitos usuários. Anel Acesso idêntico para todos os computadores. Desempenho uniforme, a despeito de muitos usuários. Falha de um computador pode afetar o restante da rede. Problemas difíceis de serem isolados. Reconfiguração da rede interrompe o funcionamento. Estrela Fácil de modificar e acrescentar novos computadores. Monitoração e gerenciamento centralizados. Falha em um dos computadores não afeta o restante da rede. Se o ponto centralizado falha, a rede falha. 58 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Barramento Estrela O barramento estrela é uma combinação entre as topologias de barramento e de estrela. Em uma topologia de barramento estrela, existem várias redes em topologia de estrela vinculadas em conjunto a troncos de barramento linear. 59 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Estações ligadas duas a duas através de caminhos dedicados; Troca de mensagens é feita diretamente Maior grau de paralelismo; Numa rede com “N” estações, seriam necessárias “N(N-1)/2” ligações ponto a ponto; Custo do sistema cresce com o quadrado do num. estações; Quase sempre impraticável e economicamente inviável. Topologia totalmente conectada Leitura obrigatória desse conteúdo. Página 16 60 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Topologia Malha Características: • Normalmente associado a redes de longa distância; • Estações ligadas a mais de um nó; • Tecnologia mista (anel, barramento,etc) • Roteamento complexo; • Custo muito alto; • Alto desempenho (...) Leitura obrigatória desse conteúdo. Página 17 61 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores DTE DTE DTE DTE DCE DCE DCE DCE DSE DTE DTE DTE - Data Temirnal Equipment DCE - Data Communicating Equipment DSE - Data Switchng Equipment Comutação de: circuitos mensagens pacotes Redes Comutadas 62 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Equipamento de redes • Apresentar os equipamentos de redesObjetivos 63 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Repetidor O repetidor é um dispositivo responsável por ampliar o tamanho máximo do cabeamento da rede. Ele funciona como um amplificador de sinais, regenerando os sinais recebidos e transmitindo esses sinais para o outro segmento da rede. Um exemplo clássico do funcionamento de um repetidor é mostrado na figura abaixo. Temos dois segmentos de rede Ethernet em topologia linear usando cabo coaxial fino. Cada segmento pode ter até 185 metros de extensão (limite do cabo coaxial fino). Com o uso do repetidor, podemos interligar vários segmentos em uma única rede, ampliando o comprimento máximo possível da rede. Na ligação entre dois repetidores, pode ou não haver máquinas instaladas. No exemplo abaixo, o comprimento máximo da rede foi ampliado para 555 metros, caso estejamos também utilizando o cabo coaxial fino na ligação entre os dois repetidores. 64 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Como o nome sugere, ele repete as informações recebidas em sua porta de entrada na sua porta de saída. Isso significa que, no segmento 1 da rede apresentada na figura acima, quando a máquina A envia dados para a máquina B, não só todo o segmento 1 recebe esses dados ao mesmo tempo, mas também o segmento 3, como mostra a próxima figura. Repetidor 65 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Repetidor 66 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Repetidor O repetidor é um elemento que não analisa os quadros de dados para verificar para qual segmento o quadro é destinado. Assim, ele realmente funciona como um “extensor” do cabeamento da rede. É como se todos os dois segmentos de rede apresentados nas figuras anteriores estivessem fisicamente instalados no mesmo segmento. Em outras palavras, os repetidores operam na camada física do modelo OSI. Isso significa que eles não têm condições para conectar dois segmentos de rede que operem em arquiteturas diferentes, ou seja, não é possível conectar uma rede Ethernet a uma rede Token Ring usando um repetidor. Apesar de aumentar o comprimento do cabo da rede, o repetidor traz como desvantagem diminuir o desempenho da rede. Isso ocorre porque, como existirão mais máquinas na rede, as chances de o cabeamento estar livre para o envio de um dado serão menores. E quando o cabeamento está livre, as chances de uma colisão serão maiores, já que teremos mais máquinas na rede. 67 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB Os hubs são dispositivos concentradores, responsáveis por centralizar a distribuição dos quadros de dados em redes fisicamente ligadas em estrela. Todo hub é um repetidor (mas nem todo repetidor é um hub). Ele é responsável por replicar em todas as suas portas as informações recebidas pelas máquinas da rede. Por exemplo, se uma máquina quer enviar um quadro de dados para outra, todas as demais máquinas da rede recebem esse quadro de dados ao mesmo tempo, como ilustra a figura abaixo, onde o micro A está enviando um dado e todos os micros recebem esse dado ao mesmo tempo. 68 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB 69 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB Na realidade, redes Ethernet ligadas em estrela através de um hub não possuem qualquer diferença em termos de funcionamento de uma rede Ethernet ligada em topologia linear, do ponto de vista do tráfego dos dados. O hub não possui a capacidade de aumentar o desempenho da rede. 70 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB Entretanto, os hubs apresentam uma série de vantagens da ordem prática, como, por exemplo, a facilidade de se identificar um cabo defeituoso; já que a rede inteira continua funcionando, somente o micro que está conectado à rede com o cabo defeituoso é que deixa de funcionar. O hub, por ser um repetidor, opera na camada física do modelo OSI. Ele não tem como interpretar os quadros de dados que está enviando e, por isso, ele não tem a capacidade de saber os endereços das placas de redes dos micros ligados a ele. Se ele tivesse essa capacidade, ele poderia enviar o quadro de dados diretamente para o micro destinatário, e os demais micros da rede não receberiam esse quadro, aumentando a segurança e o desempenho da rede (já que o cabeamento da rede não ficaria ocupado enquanto dois micros estivessem trocando dados, permitindo que as outras máquinas pudessem enviar dados enquanto isso). Esse tipo de hub existe e é chamado switch. 71 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB Existem algumas classificações básicas (e extremamente simples) dos hubs: – Passivo: O termo “hub” é um termo genérico usado para definir qualquer tipo de dispositivo concentrador. Concentradores de cabos que não possuam qualquer tipo de alimentação elétrica são chamados hubs passivos. Um exemplo de hub passivo são os patch panels usados no sistema de cabeamento estruturado. – Ativo: São hubs que regeneram os sinais que recebem de suas portas antes de enviá-lo para todas as portas. Funcionam como repetidores. Na maioria das vezes, quando falamos somente em “hub”estamos nos referindo a esse tipo de hub. – Inteligente: São hubs que permitem qualquer tipo de monitoramento. Esse tipo de monitoramento, que é feito via software, varia de acordo com o fabricante e com o modelo do hub. Hubs inteligentes podem, entre outras coisas, fornecer relatórios estatísticos de acesso e detectar falhas. – Empilhável: Também chamados cascateável (stackable). Esse tipo de hub permite a ampliação do seu número de portas. 72 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB Hubs operando a 10 Mbps Os hubs operando a 10 Mbps têm como vantagem um limite maior de conexões. Como vimos anteriormente, a distância entre os dois micros mais afastados da rede não pode ser maior do que cinco segmentos e quatro hubs. Lembramos que o cabo conecta o micro ao hub é contado como um segmento. Esse limite é mostrado na figura abaixo. 73 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB Hubs operando a 10 Mbps Na maioria dos hubs de 100 Mbps você encontrará uma porta “especial” chamada uplink ou então uma porta contendo um interruptor uplink ao lado. Essa porta “especial” na verdade é uma porta sem cross-over. A chave uplink, na verdade, ativa ou desativa o cross-over da porta em que ela esteja conectada. 74 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB Hubs operando a 100 Mbps As redes Fast Ethernet (100 Mbps) são muito mais limitadas do que as redes Ethernet padrão. Como vimos, só existem dois tipos de repetidores Fast Ethernet: Classe I e Classe II. Os hubs de 100 Mbps classe I não permitem a ligação de hubs entre si usando uma de suas portas. Os hubs classe II permitem a ligação de, no máximo, mais um hub classe II, como mostra a figura abaixo. O cabo que conecta esses dois hubs pode ter, no máximo, 5 metros de comprimento. 75 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB Hubs Empilháveis Como acabamos de ver, hubs 100 Mbps Classe I e hubs Gigabit Ethernet simplesmente não aceitam que hubs sejam interligados através de suas portas. Mesmo os hubs 100 Mbps Classe II só permitem que mais um hub Classe II seja interligado. A primeira – é óbvia – solução para esse problema é a troca do hub por um outro com uma quantidade maior de portas. 76 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores HUB Hubs Empilháveis Apesar de existirem limites para a conexão entre hubs e repetidores, não há qualquer limite para o número de portas que um hub pode ter. Assim, os fabricantes desenvolveram o hub empilhável. Esse hub possui uma porta especial em sua parte traseira, que permite a conexão entre dois ou mais hubs. Essa conexão especial faz com que os hubs sejam considerados pela rede um só hub e não hubs separados, eliminando o problema. 77 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Bridge (ponte) Os repetidores são usados para expandir a extensão da rede, mas que replicam todos os quadros que recebem, em suas saídas. Assim, quando uma máquina transmite dados para outra máquina presente no mesmo segmento, todas as máquinas da rede recebem esses dados, mesmo aquelas que estão em outros segmentos. A ponte é um repetidor inteligente. Ela opera na camada de Link de Dados do modelo OSI. Isso significa que ela tem a capacidade de ler e analisar os quadros de dados que estão circulando na rede. Sendo assim, ela consegue ler os campos de endereçamento MAC do quadro de dados. Com isso, a ponte não replica para outros segmentos dados que tenham como destino o mesmo segmento da origem. 78 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Bridge (ponte) A figura abaixo mostra isso. Se o computador A transfere dados para o B, todos os micros do segmento 1 recebem os dados (mas só o micro B os captura). A ponte, por verificar que o endereço MAC de destino está presente no segmento 1, não replica o quadro para o segmento 2. No caso de o micro A estar transferindo dados para o micro F, a ponte verifica que o endereço MAC de destino encontra-se no segmento 2, passando, então, a funcionar como um repetidor tradicional, replicando o quadro gerado no segmento 1 no segmento 2. 79 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Bridge (ponte) Outro papel que a ponte em princípio poderia Ter é o de interligar redes que possuem arquiteturas diferentes. Como esse dispositivo trabalha na camada de Link de Dados do modelo OSI, ele em princípio seria capaz de converter um quadro de uma determinada arquitetura em um quadro de uma outra arquitetura (converter um quadro Ethernet em um quadro Token Ring, por exemplo). Só que há um problema com isso: a área de dados dos quadros possui tamanhos diferentes. Por exemplo, os quadros Ethernet possuem uma área de dados de até 1.500 bytes, enquanto que quadros Token Ring possuem uma área de dados de até 4.451 bytes (quando operando a 4 Mbps) ou de até 17.800 bytes (quando operando a 16 Mbps ou mais), e quadros FDDI possuem uma área de dados de 4.478 bytes. 80 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Bridge (ponte) Da mesma forma que acontece com os repetidores, as pontes são mais comumente encontradas embutidas em outros equipamentos. O equipamento mais conhecido é o switch (chaveador). O switch é um hub que, em vez de ser um repetidor (operando na camada física do modelo OSI), é uma ponte (e, portanto, operando na camada de Link de Dados do modelo OSI, analisando os quadros). Com isso, em vez de ele replicar os quadros recebidos para todas as suas portas, ele envia o quadro somente para a porta na qual o micro contendo a placa de rede que tenha o mesmo endereço MAC presente no endereço de destino do quadro esteja instalado. 81 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores SWITCH Como comentamos, os switches são pontes contendo várias portas. Ele envia os quadros de dados somente para a porta de destino do quadro, ao contrário do hub, onde os quadros são transmitidos simultaneamente para todas as portas. Com isso, esse dispositivo consegue aumentar o desempenho da rede, já que manterá o cabeamento da rede livre. A figura abaixo mostra o exemplo da transmissão de dados entre dois micros usando um switch. Basta comparar essa figura com a figura do funcionamento do hub para entender a diferença entre um hub e um switch. 82 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores SWITCH 83 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores SWITCH Os switches conseguem enviar quadros diretamente para as portas de destino porque eles são dispositivos que aprendem. Quando uma máquina envia um quadro para a rede através do switch, o switch lê o campo de endereço MAC de origem do quadro e anota em uma tabela interna o endereço MAC da placa de rede do micro que está conectado àquela porta. Assim, quando o switch recebe um quadro para ser transmitido, ele consulta essa sua tabela. Se o endereço MAC de destino constar nessa tabela, ele sabe para qual porta deve enviar o quadro. 84 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores SWITCH No entanto, se o endereço MAC do quadro for desconhecido pelo switch, isto é, ele não sabe para qual porta deve entregar o quadro, ele gera um processo conhecido como inundação (flooding): ele envia o quadro para todas as suas portas (menos para a porta de origem do quadro). Nesse momento o switch opera igual a um hub. É importantenotar que o switch também “desaprende” endereços MAC. Após um determinado período de tempo sem receber qualquer quadro de um determinado endereço MAC (por exemplo, cinco minutos), o switch elimina esse endereço de sua tabela. Isso permite que a estrutura física da rede seja alterada e o switch mantenha a sua capacidade de aprendizado, mantendo a rede funcionando (por exemplo, se você trocar uma máquina de porta). 85 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores SWITCH Velocidade Assim como ocorre com os hubs, os switches são classificados de acordo com a sua velocidade de operação (10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps). Em princípio os switches só podem interligar máquinas que transmitam dados a uma mesma velocidade. Existem switches que permitem a ligação de máquinas operando com velocidades de transmissão diferentes. Nesse caso, o switch possui uma memória temporária para armazenar os dados que serão entregues posteriormente para as portas que estejam operando a uma velocidade mais baixa. 86 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores SWITCH Segurança Outra vantagem desse dispositivo é a segurança. Os hubs não são tão seguros quanto os switches porque todos os quadros são transmitidos para todas as portas. Com isso, um hacker pode plantar uma escuta em uma porta do hub, isto é, uma placa de rede que, em vez de capturar somente quadros destinados ao seu endereço MAC, seja capaz de capturar todos os quadros que estejam circulando na rede. E como o hub replica para todas as suas portas todos os quadros recebidos, o hacker terá acesso a todos os quadros que estão transitando na rede. 87 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Roteadores Roteadores são pontes que operam na camada de Rede do modelo OSI (camada 3). Essa camada é produzida não pelos componentes físicos da rede, mas sim pelos protocolos de alto nível. Tomando como base o protocolo mais utilizado hoje em dia, o TCP/IP, o protocolo IP é o responsável por criar o conteúdo dessa camada. Isso significa que os roteadores não analisam os quadros físicos que estão sendo transmitidos, mas sim os datagramas produzidos pelo protocolo de alto nível. No caso do TCP/IP, os roteadores são capazes de ler e analisar os datagramas IP contidos nos quadros transmitidos pela rede. 88 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Roteadores 89 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Roteadores O papel fundamental do roteador é poder escolher um caminho par ao datagrama chegar até o seu destino. Em redes grandes pode haver mais de um caminho, e o roteador é o elemento responsável por tomar a decisão de qual caminho percorrer. Em outras palavras, o roteador é um dispositivo responsável por interligar redes diferentes. 90 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Roteadores A grande diferença entre uma ponte e um roteador é que o endereçamento que a ponte utiliza é o endereçamento usado na camada de Link de Dados do modelo OSI, ou seja, o endereçamento MAC das placas de rede, que é um endereçamento físico. O roteador, por operar na camada de Rede, usa o sistema de endereçamento dessa camada, que é um endereçamento lógico. No caso do TCP/IP, esse endereçamento é o endereço IP. Em redes grandes – e a Internet é o melhor exemplo – é praticamente impossível para uma ponte saber os endereços MAC de todas as placas de rede existentes na rede. Quando uma ponte não sabe um endereço MAC, ela usa a técnica de inundação, isto é, ela envia o pacote de dados para todas as portas. Imagine se na Internet cada roteador enviasse para todas as suas portas uma inundação toda vez que ele não soubesse um endereço MAC! A Internet simplesmente não funcionaria, por causa do excesso de inundações! 91 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Roteadores Por isso, os roteadores operam com os endereços lógicos, que trabalham em uma estrutura onde o endereço físico não é importante e a conversão do endereço lógico (endereço IP) para o endereço físico (endereço MAC) é feita somente quando o datagrama chega à rede de destino. A vantagem do uso de endereços lógicos em redes grandes é que eles são mais fáceis de serem organizados hierarquicamente, isto é, de uma forma padronizada. Mesmo que um roteador não saiba onde está fisicamente localizada uma máquina que possua um determinado endereço, ele envia o pacote de dados para um outro roteador que tenha probabilidade de saber onde esse pacote deve ser entregue (roteador hierarquicamente superior). Esse processo continua até o pacote atingir a rede de destino, onde o pacote atingirá a máquina de destino. 92 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores • Este módulo tem como objetivo apresentar os principais tipos de meios de transmissão (guiados e não guiados) e suas características. Objetivos Meios de transmissão 93 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fundamentos sobre Ruído e Atenuação Sabemos que interferências eletromagnéticas, geram ruído na transmissão. Quando ocorre um ruído na transmissão, a informação que está sendo transmitida é corrompida, fazendo com que retransmissões sejam necessárias. A malha existente no cabo coaxial o protege contra ruídos. Outro problema que ocorre na transmissão de sinais é a atenuação. O sinal, à medida em que vai percorrendo o cabo, vai perdendo sua “força”, ficando mais fraco. Por esse motivo, o cabo, seja ele de qual tipo for, tem um limite de comprimento, pois ele não pode ser infinitamente longo. Por exemplo, o cabo coaxial fino, que estudaremos em breve, possui um limite de comprimento de 185 metros. Se você usar um cabo coaxial fino mais longo do que isso a rede não funcionará, já que o sinal será atenuado e o receptor não conseguirá compreender corretamente o sinal recebido (ele estará fraco demais). 94 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fundamentos sobre Ruído e Atenuação O problema de atenuação é resolvido com o uso de um dispositivo chamado repetidor. O repetidor é, na verdade, um amplificador de sinal. Atualmente todos os dispositivos de rede mais avançados, como hubs, switches e roteadores, possuem um repetidor embutido. 95 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Cabo coaxial O cabo coaxial foi um dos primeiros tipos de cabo usados em rede. Ele possui dois fios, sendo um uma malha que envolve o cabo em toda a sua extensão. Essa malha funciona como uma blindagem, oferecendo uma excelente proteção contra interferências eletromagnéticas. Esses dois componentes são separados por um isolante; 96 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores O cabo coaxial mais utilizado, chamado cabo coaxial fino ou 10Base2, utiliza em suas extremidades conectores chamados BNC, como pode ver na figura abaixo. O cabo coaxial possui uma impedância, que é medida em ohms. As redes Ethernet, que iremos estudar em detalhes, utilizam cabos coaxiais de 50 ohms. Já redes ARCNet (que encontram-se obsoletas e por isso não estudaremos), utilizavam cabos de 93 ohms. Tome muito cuidado, pois apesar de o cabo coaxial ser muito parecido com o cabo coaxial usado por antenas de televisão, esses dois tipos de cabo possuem impedâncias diferentes (o cabo coaxial usado em TV é de 75 ). Cabo coaxial 97 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locaisde Computadores As vantagens do cabo coaxial são: – Sua blindagem permite que o cabo seja longo o suficiente. – Permite o uso de redes multi-canal (broadband). – Mais barato que o par trançado blindado. – Melhor imunidade contra ruídos e contra atenuação do sinal que o par trançado sem blindagem. Cabo coaxial 98 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores As desvantagens do cabo coaxial são: – Por não ser flexível o suficiente, quebra e apresenta mau contato com facilidade. – Pelo mesmo motivo é difícil de passá-lo através de conduítes, dificultando a instalação da rede no ambiente de trabalho. – Normalmente utilizado em topologia linear, onde caso o cabo quebre ou apresente mau contato, o segmento inteiro da rede deixa de funcionar. – Mais caro que o par trançado sem blindagem. – Cada tipo de rede requer um cabo com impedância diferente (como a maioria das redes locais é Ethernet, isso não chega a ser um inconveniente). Cabo coaxial 99 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Tipos de cabo coaxial 10Base5 - Coaxial/Ethernet Grosso - (Vampires taps/conectores de pressão) de 2,5m em 2,5m, suportam 100 estações, 50 ohms - Usado para transmissão digital; 10Base2 - Coaxial/Ethernet fino - (Conectores BNC). É mais fácil de instalar e econômico, mas só alcança 185 m e suporta apenas 30 estações, 75 ohms - Usado para transmissão analógica-TV a cabo. •Quais o Principais problemas ? – Cabos partidos, comprimento excessivo, conectores defeituosos. Todos dificultam a determinação e localização exata do problema. 100 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Cabo Coaxial Fino Fonte: ANTONIO, João. Informática para Concursos Públicos. Disponível em www.joaoantonio.com.br Conectores BNC Fonte: ANTONIO, João. Informática para Concursos Públicos. Disponível em www.joaoantonio.com.br Cabo coaxial http://www.joaoantonio.com.br/ http://www.joaoantonio.com.br/ 101 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fonte: ANTONIO, João. Informática para Concursos Públicos. Disponível em www.joaoantonio.com.br Cabo coaxial http://www.joaoantonio.com.br/ 102 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Tipos de Cabos – Par Trançado Fonte: ANTONIO, João. Informática para Concursos Públicos. Disponível em www.joaoantonio.com.br http://www.joaoantonio.com.br/ 103 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores UTP – Unshielded Twisted Pair (Não-blindado): cabos mais flexíveis e muito usados em redes de computadores; STP – Shielded Twisted Pair (blindado): possuem uma proteção “metálica” entre os pares e envolvendo todos eles. Minimiza o risco de interferências externas e entre os pares Os cabo composto de fios internos, trançados aos pares para minimizar interferências provocadas por indução; • Ligados a conectores de acrílico (RJ-45 ou RJ-11); Tipos de Cabos – Par Trançado 104 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Inicialmente utilizado em linhas telefônicas; Pode chegar até várias dezenas de metros com taxas de transmissão de alguns megabits por segundo; Meio de transmissão de menor custo por comprimento; A ligação de nós ao cabo é extremamente simples; Utiliza o conector RJ45 ou RJ11. Par Trançado 105 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Estudamos, no começo do capítulo passado, a problemática do ruído. Você deve estar pensando o porquê de o tipo mais popular de cabo aparentemente não oferecer nenhuma proteção contra ruídos, através de uma blindagem. Na realidade, o par trançado sem blindagem possui uma ótima proteção contra ruídos, só que usando uma técnica chamada cancelamento e não através de uma blindagem. Através dessa técnica, as informações circulam repetidas em dois fios, sendo que no segundo fio a informação possui a sua polaridade invertida. Todo fio produz um campo eletromagnético ao seu redor quando um dado é transmitido. Se esse campo for forte o suficiente, ele irá corromper os dados que estejam circulando no fio ao lado (isto é, gera ruído). Em inglês esse problema é conhecido como cross-talk. Par Trançado 106 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores A direção desse campo eletromagnético depende do sentido da corrente que está circulando no fio, isto é, se é positiva ou então negativa. No esquema usado pelo par trançado, como cada par transmite a mesma informação só que com a polaridade invertida, cada fio gera um campo eletromagnético de mesma intensidade mas em sentido contrário. Com isso, o campo eletromagnético gerado por um dos fios é anulado pelo campo eletromagnético gerado pelo outro fio. Além disso, como a informação é transmitida duplicada, o receptor pode facilmente verificar se ela chegou ou não corrompida. Tudo o que circula em um dos fios deve existir no outro fio com intensidade igual, só que com a polaridade invertida. Com isso, aquilo que for diferente nos dois sinais é ruído e o receptor tem como facilmente identificá-lo e eliminá-lo. Esses dois fios são enrolados um no outro, o que aumenta a força dessa proteção eletromagnética. Par Trançado 107 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores A principal vantagem do par trançado, além do seu preço, é a sua flexibilidade de instalação. Como ele é bastante flexível, ele pode ser facilmente passado por dentro de conduítes embutidos em paredes, por exemplo. Prédios comerciais mais modernos inclusive são construídos já com a instalação de cabeamento de rede, normalmente utilizando par trançado. Juntamente com o par trançado surgiu o conceito de cabeamento estruturado, que nada mais é que um sistema de organização do cabeamento da rede utilizado em redes que possuam muitos micros. O cabeamento estruturado inclui tomadas de rede, racks e armários. Par Trançado - Vantagem 108 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Sua principal desvantagem é o limite do comprimento do cabo (100 metros por trecho) e da baixa imunidade contra interferências eletromagnéticas (somente no cabo sem blindagem, é claro). Mas na maioria dos casos do dia-a-dia esses dois fatores não são tão importantes. Em um escritório ou mesmo em um prédio comercial raramente a distância entre um micro e o concentrador (também chamado hub, que estaremos falando no próximo tópico) é maior que 100 metros. E a interferência eletromagnética realmente só será preocupante em ambientes industriais, onde existam muitos motores, geradores, etc. (neste caso a fibra óptica é recomendada). Par Trançado - Desvantagem 109 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Categoria 1 - formado por um par de fios. Usado em sistemas telefônicos; Categoria 3 - Antigos, largura de banda de 16 MHZ; transmitem bem a 10 Mbits, mas para 100 Mbits precisa usar 4 pares de fios; Categoria 5 - Mais modernos, largura de banda de 100 MHz; Suportam tranquilamente transmissões a 100 Mbps Full duplex Categoria 5e: mais usado atualmente para redes de computadores mais velozes – 125 MHz (Fast Ethernet – 100 Mbps). Possui, internamente, 4 pares de fios; Categoria 6 e 7 - Largura de banda de 250 e 600 MHz. Par Trançado - Categorias 113 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores 1000BaseT (Gigabit Ethernet) O cabo par trançado categoria 5 possui uma taxa de transmissão máxima de 100 Mbps. Dessa forma, como as redes1000BaseT (Gigabit Ethernet) funcionam, se elas utilizam esse tipo de cabo? Isso é possível porque o sistema Gigabit Ethernet utiliza um esquema onde os quatro pares de fio são usados simultaneamente, isto é, os quatro pares são usados para transmitir pedaços da mesma informação. Cada par é bidirecional e trabalha em modo full-duplex. O esquema de modulação usado pelo Gigabit Ethernet (chamado 4D-PAM5) permite que vários dados possam ser enviados por vez (no sistema Ethernet padrão, apenas um bit é transmitido por vez), permitindo atingir a taxa de transferência de 1000 Mbps. Par Trançado - Pinagem 117 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fonte: http://www.deltateta.com.br/2008/05/01/as-fibras-opticas/ Fibra Ótica 118 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Nota: Você não pode nunca olhar diretamente para uma fibra óptica. Como ela transmite luz concentrada, olhar para uma fibra óptica irá queimar a sua retina, deixando-o cego (literalmente). Note que a luz transmitida na fibra óptica possui um comprimento de onda invisível ao olhar humano; logo, você não verá a fibra óptica se “acender” e poderá pensar que luz não está sendo transmitida. Fibra Ótica 119 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fibra Ótica - Vantagens Há duas grandes vantagens da fibra óptica em relação aos cabos tradicionais. Primeiro, interferências eletromagnéticas não ocorrem no tráfego da luz; logo, a fibra óptica é totalmente imune a ruídos. Isso significa comunicações mais rápidas, já que praticamente não haverá a necessidade de retransmissões de dados (já que raramente os dados chegarão corrompidos ao receptor). Segundo, o sinal sofre menos do efeito da atenuação; logo, conseguimos ter um cabo de fibra óptica muito mais longo sem a necessidade do uso de repetidores. 120 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fibra Ótica - Vantagens A distância máxima de um segmento do tipo de fibra óptica mais usado é de 2 Km (compare com o limite de 185 metros do cabo coaxial fino e com o limite de 100 metros do par trançado). Há fibras ópticas que permitem um segmento maior, enquanto outros tipos de fibra óptica possuem um limite menor de distância. Outra vantagem é que a fibra não conduz corrente elétrica e, com isso, você nunca terá problemas com raios (um cabo suspenso ligando dois prédios pode ser atingido por um raio) nem qualquer outro problema envolvendo eletricidade, como problemas de diferença de potencial elétrico ou problemas caso um fio de tensão encoste na fibra óptica. 121 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Filamento de sílica ou plástico; (por onde é feita a transmissão da luz) Velocidade de transmissão mais alta; São mais finas e leves do que os cabos coaxiais; São imunes a interferências eletromagnéticas e a ruídos; Permitem isolamento completo entre transmissor e receptor; O custo é elevado; A junção de fibras é uma tarefa delicada. Fibra Ótica 122 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fibra Ótica: Modos de transmissão 123 Professor - Evandro Nicomedes Contato - evandronicomedes@gmail.com Redes Locais de Computadores Fibra Ótica: Tipos Modo múltiplo (MMF, Multiple Mode Fiber) e Modo único (SMF, Single Mode Fiber). Essa classificação diz respeito a como a luz é transmitida através da fibra. • Multimodo: possuem núcleo mais grosso, transmite, vários sinais ao mesmo tempo (vários feixes) e apresentam custo menor. • Monomodo possuem núcleo mais fino, transmitem apenas um feixe por vez; Alcançam maior distância; Apresentam custo mais alto.