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Unidade I Redes de Dados e Meios e Transmissão Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação Diretor Executivo DAVID LIRA STEPHEN BARROS Gerente Editorial CRISTIANE SILVEIRA CESAR DE OLIVEIRA Projeto Gráfico TIAGO DA ROCHA Autoria JEFERSON ARTUR VULCANIS AUTORIA Jeferson Artur Vulcanis Olá, sou especialista em redes computacionais, infraestrutura de TI e sistemas operacionais, com uma vasta experiência com os ambientes Windows e Linux Server. Amo informática e, mais ainda, passar toda a minha experiência e know-how aos iniciantes nesta magnífica carreira de tecnologia da informação. Vai ser um prazer enorme ajudar você a se tornar um excelente analista de suporte técnico na área de informática. Conte comigo para lhe ajudar nessa trajetória rumo ao seu desenvolvimento profissional! Muito sucesso para você. ICONOGRÁFICOS Olá. Esses ícones irão aparecer em sua trilha de aprendizagem toda vez que: OBJETIVO: para o início do desenvolvimento de uma nova compe- tência; DEFINIÇÃO: houver necessidade de se apresentar um novo conceito; NOTA: quando forem necessários obser- vações ou comple- mentações para o seu conhecimento; IMPORTANTE: as observações escritas tiveram que ser priorizadas para você; EXPLICANDO MELHOR: algo precisa ser melhor explicado ou detalhado; VOCÊ SABIA? curiosidades e indagações lúdicas sobre o tema em estudo, se forem necessárias; SAIBA MAIS: textos, referências bibliográficas e links para aprofundamen- to do seu conheci- mento; REFLITA: se houver a neces- sidade de chamar a atenção sobre algo a ser refletido ou dis- cutido sobre; ACESSE: se for preciso aces- sar um ou mais sites para fazer download, assistir vídeos, ler textos, ouvir podcast; RESUMINDO: quando for preciso se fazer um resumo acumulativo das últi- mas abordagens; ATIVIDADES: quando alguma atividade de au- toaprendizagem for aplicada; TESTANDO: quando o desen- volvimento de uma competência for concluído e questões forem explicadas; SUMÁRIO Conceitos sobre Redes de Computadores .......................................12 Introdução a rede de computadores .............................................................................. 12 Projeto de Redes ............................................................................................................................. 13 Topologia de Redes....................................................................................................................... 13 Redes Locais (LAN: Local Area Network) ................................................... 13 Expansão das Redes ................................................................................................. 14 MAN: Metropolitan Area Network .................................................................... 15 Wireless: Redes Sem Fio ........................................................................................ 16 WWAN: Wireless Wide Area Network .......................................................... 17 WMAN: Wireless Metropolitan Area Network ........................................ 17 WPAN: Wireless Personal Area Network .................................................... 18 Meios de Transmissão ................................................................................................................ 20 Visão Geral das Redes ................................................................................................................. 21 Redes Par-a-Par (Ponto a Ponto) ......................................................................22 Redes Baseados em Servidores .......................................................................24 Servidores Especializados .....................................................................................25 Sistema Operacional de Rede Baseado em um Servidor ..............26 Vantagens da Rede Baseada em Servidor ...............................................26 Projetando redes de computadores .................................................. 28 Projeto de Redes ........................................................................................................................... 30 Objetivos de um projeto de rede .......................................................................................32 Específica (Specific) ....................................................................................................32 Mensurável (Measurable) .......................................................................................33 Alcançável (Attainable).............................................................................................33 Relevante (Relevant) ..................................................................................................34 Temporal (Time-Bound) ..........................................................................................34 Ciclo de Vida dos Projetos de Rede ..................................................................................35 Identificação das necessidades, restrições e objetivos do cliente ...35 Projeto Lógico ............................................................................................ 36 Projeto Físico ................................................................................................37 Testes e Documentação ..................................................................... 38 Abrangência e Escopo de um Projeto de Redes ................................................... 38 Tipos de projetos de redes ..................................................................................................... 39 Principais Documentos para um Projeto de Redes .............................................. 40 High Level Design ........................................................................................................ 41 Low Level Design .......................................................................................................42 Estudo de Viabilidade de um Projeto de Redes ......................................................42 Diagrama de um projeto de redes .....................................................................................43 Diagrama Lógico de Redes ..................................................................................43 Diagrama Físico de Redes .....................................................................................43 Como Diagramas de Redes são usados? ..................................................44 Topologia e Configuração de Redes ..................................................45 Topologia de Redes.......................................................................................................................45 Componentes de Redes de Computadores e suas Classificações .....45 Transmissão de Dados ............................................................................................ 46 Modos de Transmissão de Dados ................................................................... 46 Full-Duplex ................................................................................................... 49 Padrões de Transmissão ........................................................................................ 50 Ethernet ........................................................................................................... 50 Redes Ethernet de 10 Mbps ............................................................. 50 Barramento ....................................................................................................52 Estrela ................................................................................................................53 Switches ...........................................................................................................53 Vantagens e Desvantagens das Topologias de Redes .......................................55 RedesEthernet de 100 Mbps ..............................................................................55 Redes Ethernet de 01 Gbps ..................................................................................57 Redes Ethernet de 10 Gbps ................................................................................. 58 Token Ring ........................................................................................................................ 59 IEEE 802.11 (Wi-Fi) ...................................................................................................... 59 Meios de Transmissão ...............................................................................61 Cabo Coaxial ....................................................................................................................62 Características ............................................................................................ 63 Vantagens e Desvantagens .............................................................. 63 Classificação ................................................................................................ 64 Cabo Coaxial Fino (10Base2) ............................................................................... 65 Cabo Coaxial Grosso ................................................................................................. 67 Par Trançado .................................................................................................................... 71 Características .............................................................................................72 Vantagens e Desvantagens ...............................................................73 Tipos de Cabo Par Trançado ............................................................73 Categorias ...................................................................................................... 74 Padrões de Conectorização .............................................................. 74 9 UNIDADE 01 Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 10 INTRODUÇÃO Você sabia que as redes de computadores fazem parte de nossas vidas já há bastante tempo? O significado da palavra “rede” representa fios entrelaçados, como em um tecido, e é devido a ideia de estrutura de entrelaçamento que o termo rede vem sendo empregado. Hoje, uma rede de computadores nada mais é do que um sistema capaz de reunir empresas e usuários em torno de objetivos e ações em comum. Nesta unidade veremos como poder projetar uma rede de computadores, a sua topologia e a sua organização. Além disso, veremos os objetivos para um projeto de rede de computadores (específico, mensurável, alcançável, relevante e temporal), o ciclo de vida de um projeto de rede, as necessidades, restrições e os objetivos para o cliente, o Projeto Lógico e Projeto Físico, Testes e Documentação (High Level Design e Low Level Design). Além de escopo, tipos de projetos de rede e os diagramas de rede, lógicos e físicos, e como usar os diagramas de rede. Estudaremos mais sobre a topologia de redes, sobre os componentes que formam uma rede de computadores, bem como sobre sua classificação, os modos e os padrões de transmissão de Preparado para uma viagem rumo ao conhecimento? Ao longo desta unidade letiva você vai mergulhar neste universo! Então, aperte os cintos e boa viagem! Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 11 OBJETIVOS Olá. Seja muito bem-vinda (o). Nosso propósito é auxiliar você no desenvolvimento das seguintes objetivos de aprendizagem até o término desta etapa de estudos: 1. Apontar as definições básicas sobre redes de computadores, suas funcionalidades, tipos, componentes e tamanhos; 2. Projetar uma rede de computadores, aplicando a melhor topologia de acordo com as necessidades da organização; 3. Discernir sobre as diferenças, vantagens e desvantagens entre as diversas topologias de rede existentes; 4. Identificar os diferentes tipos de cabos, montando o do tipo Thin Ethernet (Par Trançado), considerando seus diferentes tipos de conectorização. Então? Preparado para uma viagem sem volta rumo ao conhecimento? Ao trabalho! Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 12 Conceitos sobre Redes de Computadores OBJETIVO: Ao término deste capítulo você será capaz de apontar as definições básicas sobre redes de computadores, suas funcionalidades, tipos, componentes e tamanhos. Isto será fundamental para o exercício de sua profissão. E então? Motivado para desenvolver esta competência? Então vamos lá. Avante! Introdução a rede de computadores Se você olhar atentamente ao redor, verá que as redes fazem parte de nossas vidas já há bastante tempo. Basta lembrar que a energia elétrica chega à sua casa através de uma rede de distribuição elétrica, assim como quando você recebe uma ligação de um amigo, a conversa acontece graças a uma rede de telefonia pública. A palavra “rede” é bem antiga e vem do latim “retis”, que significa entrelaçamento de fios com aberturas regulares que formam uma espécie de tecido. A partir da noção de entrelaçamento, malha e estrutura reticulada, que a palavra rede foi ganhando novos significados ao longo dos tempos, passando a ser empregada em diferentes situações. Redes são sistemas organizacionais capazes de reunir indivíduos e instituições, de forma democrática e participativa, em torno de objetivos e/ou temáticas comuns. Por mais diversas que sejam as organizações e suas causas, elas têm em comum o propósito de estender suas ações e ideias a um universo sempre mais amplo de interlocutores: beneficiários, parceiros, financiadores, voluntários, colaboradores, etc. Para isso, precisam contar com meios adequados para o desenvolvimento de fluxos de informação, gerenciamento organizacional e institucional. Por tratar de um conceito muito abrangente e polêmico, não estenderemos a discussão, a fim de não nos distanciarmos do nosso objetivo final que são as redes de computadores. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 13 Uma rede de computadores representa um sistema montado e organizado para o uso e o compartilhamento de recursos em torno de necessidades e objetivos em comum, sejam para pessoas (indivíduos) e/ ou organizações. Projeto de Redes Os computadores pessoais são ferramentas de trabalho ótimas para produzir dados, planilhas, gráficos e outros tipos de informação, mas não possibilitam que você compartilhe rapidamente os dados que criou. Sem uma rede, os documentos devem ser impressos para que outras pessoas possam modificá-los ou utilizá-los. Na melhor das hipóteses, você entrega os arquivos em disquetes para que outras pessoas copiem em seus computadores. Uma Rede Simples Os computadores que fazem parte de uma rede podem compartilhar: • Dados; • Mensagens; • Gráficos; • Impressoras; • Aparelho de FAX; • Modem; • Outros recursos de hardware. Topologia de Redes Redes Locais (LAN: Local Area Network) Este tipo de rede deveria estar em um único andar de um prédio ou em uma empresa pequena. Atualmente, para empresas muito pequenas, essa configuração ainda é adequada. Esse tipo de rede está dentro de uma área limitada. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 14 • LAN: Local Area Network (Rede de Área Local). É um grupo de computadores e dispositivos associados que dividem uma mesma linha de comunicação e, normalmente, os recursos de um único processador ou servidor em uma pequena área geográfica. O servidor normalmente tem aplicação e armazenamento de dados compartilhados por vários usuários, em diferentes computadores, ou seja, é o que chamamos de uma Rede Local (computadores próximos, altas taxas de transmissão de dados de 10Mbps a 1Gbps, meios de transmissão privativos). Um servidor de rede local pode ser, até mesmo, utilizado como servidorweb desde que tomem as medidas adotadas de segurança para proteger as aplicações internas e os dados de acesso externo. Esse tipo de rede tem denominação de local por cobrir apenas uma ara de até 100 Km no máximo. Figura 1 – Visões de ambientes de redes Fonte: Editora TELESAPIENS. Expansão das Redes As primeiras LANs não conseguiam atender adequadamente às necessidades de uma grande empresa com escritórios em vários locais. À medida que as vantagens das redes foram se tornando conhecidas e Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 15 mais aplicativos para ambientes de rede foram sendo desenvolvidos, as empresas perceberam a necessidade de expandir suas redes para continuarem competitivas. MAN: Metropolitan Area Network MAN: Metropolitan Area Network (Rede de Área Metropolitana). É uma Rede Metropolitana (em uma cidade). Esta interconecta usuários com os recursos de computadores, com uma área maior de cobertura, apesar de que ser uma grande rede local, porém menor que a cobertura por uma WAN. Este aplicativo é usado para interconexão de várias redes em uma cidade dentro de uma única grande rede. Figura 2 – Conexão de várias redes dentro de uma cidade Fonte: Editora TELESAPIENS. • WAN: Wide Area Network (Rede de Área Longa). É uma Rede Geográfica com uma estrutura mais ampla de telecomunicação de uma LAN. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 16 Figura 3 – Estrutura de uma Rede WAN Fonte: Editora TELESAPIENS. Wireless: Redes Sem Fio • Wireless: Redes Sem Fio. As tecnologias de redes sem fio abrangem desde redes de dados e voz globais, que permitem que os usuários constituam conexões sem fio por longas distâncias, até tecnologias de frequências de rádio e luz infravermelha, que são otimizadas para conexões sem fio de curta distância. Entre os dispositivos utilizados com frequência nas redes sem fio estão computadores portáteis, computadores de mesa, computadores bolso, assistentes digitais pessoais (PDAs), telefones celulares, computadores com caneta e pagers. As tecnologias sem fio atendem a várias demandas práticas, como por exemplo: os usuários de celulares podem usar seus aparelhos para acessar e-mails, os viajantes com computadores portáteis podem conectar-se à Internet através de estações base instaladas em aeroportos, Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 17 estações ferroviárias e outros locais públicos. Outro exemplo é o usuário através do seu computador de mesa poder conectar dispositivos para sincronizar dados e transferir arquivos. WWAN: Wireless Wide Area Network • WWAN: Rede de Longa Distância Sem Fio. As tecnologias WWAN permitem que os usuários constituam conexões sem fio em redes remotas, privadas ou públicas. Estas conexões podem ser mantidas por meio de grandes extensões geográficas, como cidades ou países, através do uso de sites com várias antenas ou sistema de satélites sustentados pelos provedores de serviço sem fio. As tecnologias WWAN, atualmente, são conhecidas como sistemas de segunda geração (2G), os principais sistemas 2G incluem o sistema global para comunicações móveis (GSM), os dados digitais de pacotes de celular (CDPD) e o acesso múltiplo de divisão de código (CDMA) Estão sendo analisadas para fazer a transição de redes 2G, algumas das quais apresentam recursos móveis limitados e incompatíveis entre si, para as tecnologias de terceira geração (3G) que acompanharão um padrão global e fornecerão recursos móveis mundiais. WMAN: Wireless Metropolitan Area Network • WMAN: Rede Sem Fio Metropolitana. Possibilitam que os usuários estabeleçam conexões sem fio entre vários locais em uma área metropolitana, sem custo elevado derivado da instalação de cabos de cobres ou de fibras, e da concessão de linhas. Além do mais, as WMANs podem funcionar como backups das redes que utilizam cabos, caso as principais linhas destinatário dessas redes não estejam disponíveis. Portanto, as WMANs usam ondas de rádio ou luz infravermelha para transmitir dados. • WLAN: Redes Sem Fio Locais. Permitem que os usuários constituam conexões sem fio em uma área local, esta pode ser usada em escritórios temporários ou em outros espaços em que a instalação extensiva de cabos teria um custo mais elevado, ou Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 18 caso contrário para complementar um LAN existente de modo que os usuários possam trabalhar em diferentes locais e diferentes horários. Estas podem funcionar de duas maneiras distintas: estação sem fio conectando-se a pontos de acessos sem fio, que trabalham como pontes entre as estações e o backbone de rede existente ou ponto a ponto (ad hoc), na qual vários usuários em uma área limitada, como uma sala de conferências, podem formar uma rede temporária sem usar pontos de acesso, se não precisarem de acesso a recursos de rede.WPAN: Wireless Personal Area Network • WPAN: Rede de Área Pessoal Sem Fio. Permite que os usuários estabeleçam comunicações “ad hoc” sem fio, mas para isto é preciso ter dispositivos (telefone celulares ou laptops) que são utilizados em um espaço operacional pessoal (POS). Um espaço POS é o espaço que cerca uma pessoa, até em uma distância de dez metros. Figura 4 – Diagrama de uma Rede WLAN Fonte: Editora TELESAPIENS. WPAN: Wireless Personal Area Network • WPAN: Rede de Área Pessoal Sem Fio. Permite que os usuários estabeleçam comunicações “ad hoc” sem fio, mas para isto é preciso ter dispositivos (telefone celulares ou laptops) que são Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 19 utilizados em um espaço operacional pessoal (POS). Um espaço POS é o espaço que cerca uma pessoa, até em uma distância de dez metros. Wi-Fi é o nome mais comum para as redes locais wireless, ou W-LAN 802,11b, esta trabalha em frequência livre, a partir de 2,4GHz, oferece uma velocidade de acesso muito maior do que a de redes 3G. Enquanto na 3G a velocidade média de transmissão é de 384 Kbps (pico de 2Mbps), em Wi-Fi a taxa média varia entre 512 Kbps e 2Mbps (pico de 11 Mbps), dependendo de quantas pessoas estão naquele momento no raio de alcance do hotspot, como são chamados os pontos de conexão. Quanto à questão de segurança, se não houver criptografia e codificação, é possível que alguém com um notebook e cartão de acesso à rede Wi-Fi penetrar na sua rede. A sequência de codificação é frágil e nem todos os dispositivos suportam chaves criptográficas de 128 bits. Outra limitação quanto à questão de segurança é a troca periódica de senhas, procedimento padrão para a confiabilidade. Figura 5 – Gráfico de Rede de Área Pessoal Sem Fio Fonte: Editora TELESAPIENS. A troca de senhas das máquinas cadastradas no Access Point (AP), dispositivo para comunicação com os cartões dos notebooks, não pode PCConstrução ALaptop TARATA SA Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 20 ser feita de forma dinâmica e sim manualmente, validando a nova senha cadastrada no AP em cada uma das estações de rede sem fio. Além desses pontos também podemos observar qual o protocolo que o tipo de rede WAN irá utilizar. Os protocolos disponíveis são os seguintes: • PPP (Point-to-Point Protocol) - Protocolo usado para acesso discado; • Frame Relay - Técnica de comunicação de pacotes; • ATM (Asynchronous Transfer Mode) - Tecnologia de transmissão e computação de dados; • xDSL (Acesso Remoto com Digital Subscriber Line) - Trafego de alta capacidade com cabo telefônico; • ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) - Capacidade assimétrica; • HDSL (High-Bit-Rate Digital Subscriber Line) - Capacidade simétrica 2Mbps usando 3 pares. Meios de Transmissão Os meios de comunicação são dos fatores que são definidos praticamente ao escolher o tipo de rede que será utilizada. Existem vários meios de comunicação, mas o quevamos aprender é focar no meio de comunicação utilizado para a rede de computadores. • Linha Telefônica - Usada para o computador conectar-se à Internet. Algumas empresas trabalham com LP (linha privada) de dados para interligar varias LANs. • Cabos - Podemos encontrar cabos de par trançado, coaxial e fibra óptica. • Rádio - A comunicação por ondas eletromagnéticas que o rádio utiliza é empregada em redes de comunicação em médias distancias (MAN). Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação Highlight 21 • Satélite - É um meio de comunicação utilizado para diversas finalidades, mas ela hoje está cada vez mais crescendo para utilização e expansão das WANs. Visão Geral das Redes Todas as redes de forma geral têm certos componentes, funções e recursos em comum, ou seja, elementos comuns de rede. Segue abaixo os elementos: • Servidores (Servers): São os computadores que fornecem os recursos compartilhados aos usuários da rede. • Clientes (Host): São os computadores que acessam os recursos fornecidos por um Servidor e compartilham na rede. • Mídia: A maneira como os computadores são compartilhados. Figura 6 – Roteador Wireless Fonte: Wikicommons • Dados Compartilhados: São os arquivos que são fornecidos pelo Servidor através da rede. • Impressora e Outros Periféricos Compartilhados: São os outros recursos fornecidos pelo Servidor, através da rede. • Recursos: São os arquivos, a impressora e outros itens a serem utilizados pelos usuários na rede. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 22 Mesmo com essas semelhanças, as redes podem ser divididas em duas categorias mais amplas: • Par-a-Par; • Baseada em Servidor. Redes Par-a-Par (Ponto a Ponto) • TAMANHO: As redes par-a-par também são chamadas de grupos de trabalho (Workgroup). Em uma rede para-par há, tipicamente, pouco menos do que 10 computadores na rede. • CUSTOS: As redes par-a-par são relativamente simples. Uma vez que cada computador funciona como cliente e servidor, não há necessidade de um servidor central complexo ou de outros componentes necessários para uma rede de grande capacidade. As redes par-a-par podem ser mais baratas do que as redes baseadas em servidor. • SISTEMAS OPERACIONAIS: Em uma rede par-a-par, o software de comunicação de rede não requer o mesmo nível de desempenho e segurança de um software de comunicação de rede projetado para servidores dedicados. Os servidores dedicados funcionam apenas como servidores e não são utilizados como um cliente ou uma estação de trabalho. • IMPLEMENTAÇÃO: Em um ambiente par-a-par típico, há várias questões de rede que possuem soluções padronizadas de implementação, que são: • Computadores localizados nas mesas dos usuários; • Usuários que atuam como seus próprios administradores e planejam sua própria segurança; • Utilização de um sistema de cabeamento de fácil visualização, que conecta computador a computador na rede. • ONDE A REDE PAR-A-PAR É ADEQUADA: São boa escolha para ambientes: • Há menos que 10 usuários; Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 23 • Todos os usuários estão localizados na mesma área geral; • A segurança não é uma questão importante; • A empresa e a rede terão um crescimento limitado em um futuro previsto. • CONSIDERAÇÕES SOBRE A REDE PAR-A-PAR: A sua administração envolve uma gama de tarefas, tais como: • Gerenciamento de usuários e de segurança; • Disponibilização de recursos; • Manutenção de aplicativos e de dados; • Instalação e atualização de softwares de aplicativos. Em uma rede par-a-par típica, não existe um gerente de sistemas que supervisione a administração de toda a rede. Cada usuário administra seu próprio computador. • COMPARTILHAMENTO DE RECURSOS: Todos os usuários podem compartilhar qualquer um de seus recursos da maneira que escolher. Esses recursos incluem dados em pastas compartilhadas, impressoras, placas de fax, etc. • REQUISITOS DO SERVIDOR: Em ambiente par-a-par, cada computador deve: • Usar uma grande porcentagem de seus recursos para suportar o usuário local (o usuário do computador); • Utilizar recursos adicionais para suportar cada usuário remoto (o usuário que está acessando o servidor na rede) que estiver acessando seus recursos. • SEGURANÇA: A segurança consiste em estabelecer uma senha em um recurso, como uma pasta que compartilhada na rede. Pelo fato de todos os usuários de rede par-a-par estabelecem sua própria segurança e o compartilhamento pode existir em qualquer computador e não apenas em um servidor centralizado, o controle centralizado é muito difícil. Isso tem um grande impacto na segurança da rede, pois alguns usuários podem não implementar Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 24 nenhuma segurança. Se a segurança for uma questão importante, você deve considerar uma rede baseada em servidor. • TREINAMENTO: Uma vez que todos os computadores em um ambiente par-a-par atuam tanto como servidores quanto clientes, os usuários devem ser treinados para que sejam capazes de agir adequadamente tanto como usuários quanto como administradores de seus próprios computadores. Redes Baseados em Servidores Em um ambiente com mais de 10 usuários, uma rede par-a-par com os computadores agindo como servidores e clientes provavelmente não será adequada. Portanto, a maior parte das redes possui servidores dedicados. Um servidor dedicado é aquele que funciona apenas como servidor e não é utilizado como um cliente ou estação de trabalho. Os servidores são dedicados porque são otimizados para processar rapidamente as requisições dos clientes da rede e para garantir a segurança dos arquivos e pastas. Figura 7 – Servidor para Redes de Computadores Fonte: Pixabay Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 25 Conforme o tamanho e o tráfego das redes aumentam, mais de um servidor na rede é necessário. A distribuição de tarefas entre vários servidores garante que cada tarefa seja desempenhada da maneira mais eficiente possível. Servidores Especializados A diversidade de tarefas que os servidores devem desempenhar é variada e complexa. Os servidores de grandes redes se tornaram especializados para acomodar as necessidades crescentes de usuários. Em uma rede os diferentes tipos de servidores incluem: • SERVIDORES DE ARQUIVO E IMPRESSÃO: Os servidores de arquivo e impressão gerenciam o acesso do usuário e a utilização dos recursos de arquivos e impressora. Os servidores de arquivo e impressão destinam-se ao armazenamento de arquivos e de dados. • SERVIDORES DE APLICATIVO: Os servidores de aplicativo constituem a parte do servidor dos aplicativos clientes/servidor, assim como os dados, disponíveis para os clientes. Eles são diferentes de um servidor de arquivos e impressão. Com um servidor de arquivo e impressão, os dados ou arquivos são carregados para o computador que fez a requisição. Com um servidor de aplicativos, o banco de dados fica no servidor e apenas os resultados requeridos são carregados no computador que fez a requisição. • SERVIDORES DE CORREIOS: Os servidores de correio gerenciam mensagens eletrônicas entre os usuários da rede. • SERVIDORES DE FAX: Os servidores de fax gerenciam o tráfego de fax para dentro e para fora da rede, compartilhando uma ou mais placas de fax modem. • SERVIDORES DE COMUNICAÇÃO: Os servidores de comunicação manipulam o fluxo de dados e as mensagens de correio eletrônico entre a própria rede do servidor e outras redes, computadores mainframe ou usuários remotos utilizando modems e linhas telefônicas para discar para o servidor. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 26 Sistema Operacional de Rede Baseado em um Servidor Um servidor de rede e o sistema trabalham juntos como uma unidade. Independente de quantoo servidor seja potente ou avançado, ele é inútil sem um sistema operacional que possa se beneficiar de seus recursos físicos. Alguns sistemas operacionais foram projetados para aproveitar ao máximo o hardware do servidor mais avançado. Vantagens da Rede Baseada em Servidor • COMPARTILHANDO RECURSOS: Um servidor é projetado para fornecer acesso a muitos arquivos e impressoras, ao mesmo tempo em que mantém o desempenho e segurança para o usuário. • SEGURANÇA: A segurança é, na maioria das vezes, o motivo principal para escolher uma abordagem de rede baseada em servidor. Em um ambiente baseado em servidor a segurança pode ser controlada por um administrador, que estabelece e aplica o plano a cada servidor na rede. • BACKUP: Como os dados críticos estão centralizados em um ou em poucos servidores, é mais fácil garantir que seja feito o backup com agendamento. • REDUNDÂNCIA: Através de sistemas de redundância, os dados em qualquer servidor podem ser duplicados e mantidos on- line para que, mesmo se algo acontecer aos dados na área de armazenamento de dados principal, uma cópia de backup dos dados possa ser usada para recuperá-los. • NÚMERO DE USUÁRIOS: Uma rede baseada em servidor pode dar suporte a milhares de usuários. Este tipo de rede jamais poderia ser gerenciado como uma rede par-a-par, mas a monitoração atual e os utilitários de gerenciamento de rede possibilitam a operação de uma rede baseada em servidor por um grande número de usuários. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 27 • CONSIDERAÇÕES SOBRE HARDWARE: O hardware do computador cliente pode ser limitado às necessidades do usuário, pois os clientes não precisam de RAM adicional e armazenamento em disco para fornecer serviços do servidor. Figura 8 – Administrador de Sistemas e de Ambiente de Rede Fonte: techmughal RESUMINDO: E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido as definições básicas sobre redes de computadores, suas funcionalidades, tipos, componentes e tamanhos. Isto será fundamental para o exercício de sua profissão. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 28 Projetando redes de computadores OBJETIVO: Ao término deste capítulo você será capaz de projetar uma rede de computadores, aplicando a melhor topologia de acordo com as necessidades da organização. Isto será fundamental para o exercício de sua profissão. E então? Motivado para desenvolver esta competência? Então vamos lá. Avante! O termo topologia ou, mais especificamente, topologia de rede, relaciona-se à organização ou layout físico dos computadores, cabos e outros componentes da rede. Uma topologia de rede refere-se, basicamente, à arrumação dos elementos e dos componentes que formam uma rede de computadores. A topologia, juntamente com os diagramas, permite descrever e fornecer os aspectos físicos e lógicos de uma rede de computadores, nutrindo o conhecimento para a construção de um projeto de rede. A topologia é o termo padrão que a maior parte de profissionais de rede utiliza quando se refere ao projeto básico da rede. Além da topologia, essa organização pode ser classificada como: • Layout Físico; • Projeto; • Diagrama; • Mapa. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 29 Figura 9 – Projetando uma Rede de Computadores Fonte: Pixabay A topologia de uma rede afeta sua capacidade. A escolha de uma das topologias pode ter um impacto sobre: • O tipo de equipamento de que a rede precisa; • As capacidades do equipamento; • O crescimento da rede; • A maneira pela qual a rede é gerenciada. O desenvolvimento de um sentido de como as diferentes topologias são utilizadas é uma das chaves para compreender as capacidades dos diferentes tipos de rede. Os computadores têm que ser conectados para que compartilhem os recursos ou executem outras tarefas de comunicação. A maior parte das redes utilizam cabos para conectar um computador a outro. Entretanto, não se trata apenas de ligar um computador a um cabo conectando outros computadores. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 30 Tipos diferentes de cabos, combinados com diferentes placas de rede, sistemas operacionais de rede e outros componentes, requerem tipos diferentes de combinação. IMPORTANTE: A topologia de uma rede implica diversas condições. Por exemplo, uma topologia em particular pode determinar não só o tipo de cabo utilizado, mas como o cabeamento é feito através de pisos, tetos e paredes. A topologia também pode determinar como os computadores se comunicam na rede. Topologias diferentes exigem métodos diferentes de comunicação, e estes métodos têm grande influência sobre a rede. Projeto de Redes O projeto de uma rede de computadores é um estudo (ou planejamento) detalhado, destinado a implantação de uma rede de computadores que possa satisfazer as necessidades de alguém (pessoa física ou jurídica), sendo o compartilhamento de informações e recursos o objetivo mais comum. Dependendo da natureza do projeto, ele deverá atender não só as expectativas do presente, mas também estar adequado às mudanças no futuro, isto é, ser “modular” de forma a permitir o crescimento da rede, conforme o surgimento de novas necessidades, sem prejudicar o atual. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 31 Figura 10 – Definindo um Projeto de Redes, estado de sua funcionalidade Fonte: Pixabay São vários os detalhes envolvidos em um projeto de redes de computadores. Para se ter uma ideia, podemos destacar alguns exemplos: • Coleta de Informações: Deve ser feito pelos requisitos do cliente; • Projeto Lógico da Rede: É o planejamento de todos os detalhes da rede que será implantada e utilizada. Exemplo: topologia da rede (estrutura), esquema de endereçamento, protocolos (regras padronizadas), softwares a serem utilizados, segurança e gerência; • Projeto Físico da Rede: É a seleção de tecnologias e dispositivos a serem usados. Exemplo: placas de rede, cabos, hubs, switches, roteadores, computadores, impressoras, etc.; • Testes e Análise do Projeto (considerando imprevistos); • Realização de Ajustes/Melhorias no Projeto; • Custo do Projeto (de modo a atender o melhor custo-benefício); • Documentação do Projeto; • Treinamento de Pessoal. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 32 O projeto deve seguir o “Sistema de Cabeamento Estruturado” que é a padronização do cabeamento, envolvendo normas técnicas, de modo a facilitar o uso e manutenção da rede com seus meios de transmissão integrados (voz, dados, multimídia, etc.). Uma das metodologias mais utilizadas na elaboração de projetos de rede é a “Top-Down”, que apresenta de uma maneira organizada o desenvolvimento de projetos de rede. Iniciando com uma análise dos objetivos técnicos e de negócio da empresa a qual o projeto se destina, as especificações técnicas da rede com uma análise de cada camada do modelo OSI, iniciando com a Camada 7 (Aplicação) e terminando com a Camada 1 (Física), daí o nome “Top-Down”. Objetivos de um projeto de rede Existem inúmeros objetivos que um Projeto de Rede pode assumir, eles podem ser pequenos como uma simples expansão ou grandiosos e complexos projetos como a migração de um Data Center. Sempre que tivermos dúvidas sobre a necessidade ou não de algum equipamento, serviço ou processo, devemos verificar se está de acordo com os objetivos, isso irá balizar as decisões. IMPORTANTE: Um objetivo de um projeto de rede tem que ser S.M.A.R.T. Específica (Specific) Especificar uma meta significa tirar quaisquer possibilidades de ambiguidade ou mal entendimento dela, a fim de facilitar a criação de atividades e a avaliação dameta no futuro. A equipe responsável por bater essa meta deverá saber: o que é esperado, o porquê da existência dela (seu propósito, para que ela servirá, etc), quem são os envolvidos, o lugar e quais são os requisitos e limitações (ex.: R$50.000 de faturamento vs. aumentar as vendas). Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 33 Mensurável (Measurable) “O que não se mede não é gerenciável.” Essa frase mostra a importância de se ter uma meta, não só pelo fato de se ter um critério para definir se a meta fato foi alcançada, como também desse critério poder ser medido. Por exemplo, uma meta ruim nesse caso é “melhorar as nossas propostas para clientes”, já a versão bacana dela seria “diminuir em 50% o tempo de atendimento/construção de novas propostas”. Não custa deduzir que “uma meta que não é mensurável, nunca será alcançada”. Alcançável (Attainable) Nem fácil, nem difícil demais – evite os extremos. De nada adianta uma meta tão alta que é impossível de ser alcançada, pois desmotiva a equipe e faz com que a meta se torne inútil. Em contrapartida, não é nada frutífera uma meta tão baixa que não exigirá nada da equipe e trará uma falsa sensação de dever cumprido. Claro, acertar na mosca é muito difícil e, por isso, defendemos bastante aqui a agressividade nas metas, já que quanto mais importantes elas são, mais maneiras de torná-las realidade você descobrirá. Ou seja, é melhor errar atirando um pouco mais pra cima, do que mirando para o chão. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 34 Figura 11 – Projetando uma Rede de Computadores. Fonte: Pixabay Relevante (Relevant) Uma boa meta é aquela cujo propósito trará progresso à empresa. Usando o exemplo anterior “diminuir em 50% o tempo de construção de novas propostas”, essa meta só será relevante caso a demora para entregar novas propostas esteja segurando novas vendas; ou se ao diminuir esse tempo você conseguirá economizar consideravelmente os seus custos sem prejudicar qualidade ou faturamento. Alguns critérios para avaliar a relevância de uma meta são: impacto nas métricas principais (faturamento, nº de clientes etc.), momento (timing) e considerar se ela faz sentido em conjunto com as demais metas. Temporal (Time-Bound) É tudo uma questão de prazo. Como metas SMART são passos intermediários no planejamento, se você não as organizar por tempo, com certeza o seu plano final será diretamente prejudicado. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 35 Para ilustrar, coloco um trecho de um artigo chamado “Uma tarefa sem prazo é uma tarefa que nunca será feita”, escrito por Jeremy Wright: Existe uma coisa do mundo dos negócios que é importante ser aprendida cedo por um empreendedor: “O trabalho se expande para preencher o tempo disponível para ser concluído”. Isso é conhecido como a Lei de Parkinson e significa que prazos nos motivam. Sem prazos, o esforço para completar uma tarefa é ou superestimado ou ignorado. Com isso, o empreendedor fica enrolando ao invés de sentar, produzir e fazer com que o projeto seja concretizado. Quando um prazo razoável é definido, ele cria uma referência psicológica. No fundo de sua mente, o empreendedor sabe que se deixar passar aquele prazo será necessário assumir o erro e explicar para os outros membros da equipe o porquê daquela tarefa não ter sido feita. Isso é uma experiência vergonhosa e desconfortável. IMPORTANTE: Use prazos a seu favor e nunca aceite a mentalidade “Vou fazer isso quando tiver tempo”. Como Parkinson nos lembra, uma tarefa sem prazo nunca será feita. Pensando no progresso da sua empresa, para ser produtivo nas tarefas que você e sua equipe realizam no dia a dia, garanta que elas correspondam a metas bem construídas do seu planejamento. Ciclo de Vida dos Projetos de Rede Identificação das necessidades, restrições e objetivos do cliente Primeira fase do projeto de redes, portanto, uma das mais importantes, pois se nessa fase as informações forem levantadas de forma incorreta ou faltarem informações, poderá comprometer o entendimento correto das necessidades do cliente e projetar uma rede que não cumpra Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 36 os requisitos mínimos e comprometa até mesmo o funcionamento da empresa. Dividimos essa fase em duas partes distintas: • Objetivos e restrições do negócio; • Objetivos e restrições técnicas. Tabela 1 – Tabela que mostra as fases para a implementação de um Projeto de Redes Fonte: O autor Após essa fase, passamos para o levantamento da situação atual da rede, sendo necessário reunir dados pertencentes às topologias física e lógica, tráfego de dados, gerenciamento e segurança. Projeto Lógico Consiste em desenvolver: • As topologias LAN e WAN; • Projeto de endereçamento, prevendo expansões sem alterar o desempenho da rede; • Adotar um modelo de nomeação de equipamentos que os caracterize de forma clara e objetiva; • Selecionar protocolos de switching e roteamento; Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 37 • Desenvolver as estratégias de gerenciamento e segurança da rede. IMPORTANTE Essa é uma etapa muito trabalhosa e que necessita das informações coletadas na fase anterior. Projeto Físico Especificar: • Cabeamento (padrão escolhido); • Dispositivos de rede local (LAN): switches, servidores, pontos de acesso, estações de trabalho; • Dispositivos para rede de longa distância (WAN): comunicação com a internet (tipo de conexão), comunicação entre filiais e com fornecedores, parceiros e clientes, modems e roteadores. Figura 12 – Exemplos de Projetos Físicos de Rede Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 38 Fonte: O autor Testes e Documentação Escrever e implementar um plano de testes, especificando os testes a serem realizados, definir scripts e ferramentas: Se possível, implementar uma rede piloto (testes) e verificar se os testes são conclusivos. Baseados nos resultados, otimizar: • Diminuição de domínios de broadcast; • Traffic Shaping (modelagem de tráfego); • Quality of Service (QoS); • Documentar o projeto de rede. Abrangência e Escopo de um Projeto de Redes Os Projetos de Redes podem ser desde pequenos e simples, limitados a uma rede local, até grandes e complexos como uma extensa rede WAN utilizando diversos protocolos de roteamento e diferentes tecnologias. A abrangência e o escopo do projeto devem ser muito bem definidos, informando as localidades, redes, segmentos de redes e até mesmo equipamentos envolvidos. RAS Servidor EstaçãoServidorRoteador Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 39 Fonte: O autor Testes e Documentação Escrever e implementar um plano de testes, especificando os testes a serem realizados, definir scripts e ferramentas: Se possível, implementar uma rede piloto (testes) e verificar se os testes são conclusivos. Baseados nos resultados, otimizar: • Diminuição de domínios de broadcast; • Traffic Shaping (modelagem de tráfego); • Quality of Service (QoS); • Documentar o projeto de rede. Abrangência e Escopo de um Projeto de Redes Os Projetos de Redes podem ser desde pequenos e simples, limitados a uma rede local, até grandes e complexos como uma extensa rede WAN utilizando diversos protocolos de roteamento e diferentes tecnologias. A abrangência e o escopo do projeto devem ser muito bem definidos, informando as localidades, redes, segmentos de redes e até mesmo equipamentos envolvidos. RAS Servidor EstaçãoServidorRoteador EXEMPLO: ESCOPO MACRO (exemplo básico de uma rede corporativa): • Análise de Requisitos de Negócio; • Análise de Requisitos Técnicos; • Análise da Rede Existente; • Projeto Lógico: • Desenho Topologia de Rede Geral; • Desenho Topologia de Rede LAN; • Desenho Topologia de Rede WLAN; • Desenho Topologia deRede WAN; • Plano de Endereçamento IP e Nomes; • Escolha de Protocolos de Switching e Roteamento; • Dimensionamento dos links internos e externos. • Projeto Físico: • Especificação dos Switches; • Especificação dos Roteadores; • Especificação do Cabeamento Estruturado. • Entrega da Documentação do Projeto. Tipos de projetos de redes Os Projetos de Redes podem ter diferentes objetivos, abrangências e escopos, podemos também os classificar por tipos ou por natureza, vejamos alguns exemplos: • Projetos de Cabeamento Estruturado: Contempla a infraestrutura física, não contempla ativos e protocolos. • Projeto de Redes LAN: Normalmente vinculado as Camadas 1 e 2 MR-OSI, podendo também conter elementos de roteamento e forma de acesso à Internet. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 40 Figura 13 – Elaboração de um Projeto de Redes Fonte: Freepik • Projeto de Redes WAN: Incluem roteadores, protocolos de roteamento, elementos de segurança, links e operadoras de longa distância. • Projeto de Expansão de Redes: Necessidade de expandir a capacidade ou abrangência de uma rede, tipo constante nas empresas. • Projeto de Migração de Redes: Normalmente ocorrem devido a mudanças físicas na empresa (localidade ou infraestrutura do prédio). • Projeto de Segurança de Redes: Projetos exclusivos para tratar da segurança e integridade da rede de dados do negócio. Principais Documentos para um Projeto de Redes Para cada fase é necessário a entrega de um documento, porém não há uma legislação, existem boas práticas e bom senso: Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 41 • Modelos são baseados no PMBOK - Project Management Body of Knowledge (PMBOK) é um conjunto de práticas na gestão de projetos organizado pelo instituto PMI (Project Management Institute) e é considerado a base do conhecimento sobre gestão de projetos por profissionais da área; • Termo de Abertura de Projeto - Formaliza o entendimento e aceitação das condições que o projeto será desenvolvido. Apresenta os objetivos, escopo macro, datas importantes, stakeholders (interessados no sucesso do projeto), premissas, restrições entre outras informações que forem julgadas importantes; • Para o projeto de redes propriamente dito, existem dois documentos básicos que carregam todas as informações técnicas necessárias: • High Level Design (HLD); • Low Level Design (LLD). Figura 14 – Documentos para um Projeto de Redes Fonte: Freepik High Level Design Documento com informações em alto nível, sem muitos detalhes, deve ter: • Topologia da rede; • Plano de endereçamento e nomes; Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 42 • Protocolos de switching e roteamento; • Definições de segurança da rede; • Dimensionamento dos links; • Definição básica de equipamentos. Low Level Design Toma como base o HLD com aprofundamento em todos os pontos: • Detalha como a rede será implantada até as configurações necessárias para o seu funcionamento; • Plano de testes. Estudo de Viabilidade de um Projeto de Redes Um estudo de viabilidade de projeto de rede deve tomar como base vários fatores que definirão se os objetivos serão alcançados, no tempo necessário, com a qualidade requerida e no custo previsto. Alguns desses fatores são: • A rede atenderá as demandas do cliente durante todo o tempo esperado? • A rede terá a qualidade definida no projeto, atendendo todos requisitos? • As pessoas que farão a operação da rede possuem, ou podem adquirir em curto espaço de tempo, as competências e habilidades para operá-la? • A rede projetada possui a capacidade de “crescer” como o cliente deseja? • O projeto poderá ser implantado dentro do orçamento previsto? • Caso seja, a rede trará retorno do investimento dentro do prazo previsto? Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 43 Diagrama de um projeto de redes Um diagrama de rede é uma representação visual de uma rede de computadores ou telecomunicações. Ele mostra os componentes que constituem uma rede e como eles interagem, incluindo roteadores, dispositivos, hubs, firewalls etc. Dependendo de seu escopo e objetivo, um diagrama de rede pode conter muitos detalhes ou apenas fornecer uma visão geral. Por exemplo, um diagrama de uma rede LAN pode mostrar os endereços IP de computadores individuais, enquanto diagramar uma MAN (rede de área metropolitana) pode representar edifícios ou áreas com um único nó. Um diagrama de rede pode ser físico ou lógico. Diagrama Lógico de Redes Diagrama Lógico de Rede descreve a forma como a informação flui através de uma rede. Portanto, diagramas lógicos de rede tipicamente mostram sub redes (incluindo IDs de VLAN, máscaras e endereços), dispositivos de rede como roteadores e firewalls e protocolos de roteamento. No modelo de Interconexão de Sistemas Abertos (OSI), diagramas lógicos de rede correlacionam-se com as informações contidas na camada 3 (L3). Também conhecida como a “Camada de Rede”, L3 é uma camada de abstração que lida com o encaminhamento de pacotes através de roteadores intermediários. O nível 2 mostra as ligações de dados entre nós adjacentes, enquanto o nível 1 mostra o layout puramente físico. Diagrama Físico de Redes Um Diagrama Físico de Rede mostra a disposição física dos componentes que constituem a rede, incluindo cabos e hardware. Normalmente, o diagrama oferece uma visão geral da rede em seu espaço físico, como uma planta. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 44 Como Diagramas de Redes são usados? Com sua capacidade de mostrar como componentes de rede interagem, diagramas de rede podem ter uma variedade de propósitos, incluindo: • Planejar a estrutura de uma rede doméstica ou profissional; • Coordenar atualizações em uma rede existente; • Relatar e solucionar problemas da rede; • Consentir com requisitos PCI ou outros; • Como documentação para a comunicação externa, integração etc.; • Monitorar componentes; • Enviar informações relevantes a um fornecedor para uma RFP (solicitação de proposta) sem revelar informações confidenciais; • Vender uma proposta de rede para operadores financeiros; • Propor mudanças de infraestrutura “syslog”de alto nível. RESUMINDO: E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido projetar uma rede de computadores, aplicando a melhor topologia de acordo com as necessidades da organização. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 45 Topologia e Configuração de Redes OBJETIVO: Ao término deste capítulo você será capaz de discernir sobre as diferenças, vantagens e desvantagens entre as diversas topologias de rede existentes. Isto será fundamental para o exercício de sua profissão. As E então? Motivado para desenvolver esta competência? Então vamos lá. Avante! Topologia de Redes Componentes de Redes de Computadores e suas Classificações Sabemos que toda rede é composta por dispositivos que se comunicam entre si, contudo para que isso ocorra existem diversos tipos de componentes que formam a rede. Abaixo iremos conhecer alguns componentes que são encontrados frequentemente em uma rede: • Servidores: 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: computadores que podem acessar os recursos oferecidos pela rede através dos seus servidores. • Recursos: qualquer serviço que possa ser oferecido e usado pelos clientes da rede, como impressoras, arquivos, acesso à internet, etc. • Protocolos: para que todos os dispositivos da rede possam se comunicardeve existir uma linguagem em comum. Essa linguagem é genericamente chamada protocolo. Dessa forma os dados de uma rede são trocados de acordo com um protocolo, como, por exemplo, o famoso TCP/IP. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 46 • Cabeamento: os dados são trafegados através de dispositivos físicos e a definição de cabeamento é o meio em que esses dados são trafegados como fibra ótica ou redes sem fio. • Hardware de Rede: eventualmente pode ser necessário o uso de alguns periféricos para efetuar/efetivar e/ou melhorar a comunicação na rede. • Placa de Rede: também chamada de NIC (Network Interface Card), a placa de rede permite que PCs consigam ser conectados em uma rede, já que internamente os PCs usam um sistema de comunicação totalmente deferente do utilizado em uma rede. Entre outras diferenças que não importam no momento, a comunicação na placa mãe de um PC é feita no formato paralelo (onde todos os bits contendo as informações são transmitidos de uma só vez), enquanto que a comunicação em uma rede é feita no formado serial (transmitindo um bit por vez, apenas). Transmissão de Dados Para a transmissão entre duas máquinas, a comunicação pode ser realizada de diferentes maneiras. Ela se caracteriza pelo sentido das trocas, como as trocas são realizadas, pelo modo de transmissão, quanto ao o número de bits enviados simultaneamente, então ela “ocorrerá” pela a sincronização entre o emissor e o receptor. Modos de Transmissão de Dados Dependendo do sentido das trocas, existem três modos de transmissão de dados, e são eles: ligação simplex, half-duplex e full- duplex. • Simplex: Para esse tipo de transmissão de dados, um dispositivo é o transmissor (Tx) e o outro é o receptor (Rx), sendo que esse papel não se inverte, isto é, o dispositivo A é sempre o transmissor e o B é sempre o receptor. A transmissão de dados Simplex é, portanto, unidirecional. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 47 EXEMPLO de transmissão simplex: comunicação entre duas pessoas com uma lanterna pelo Código Morse, supondo que o receptor não tenha como responder à mensagem enviada. Figura 15 – Servidores e Switches de Rede Fonte: Pixabay Figura 16 – Exemplo de Transmissão de Dados pelo Modo Simplex Fonte: Editorial Telesapiens - Freepik � Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 48 • Half-Duplex: Esse tipo de transmissão de dados é bidirecional mas, por compartilharem um mesmo canal de comunicação, não é possível transmitir e receber os dados ao mesmo tempo. Na figura abaixo você pode observar que, ou o dispositivo A transmite, ou então o B transmite; não há como os dois transmitirem dados simultaneamente. EXEMPLO de transmissão half-duplex é a comunicação usando em um walkie-talkie (as duas pessoas podem conversar, mas só uma delas de cada vez pode falar). Tradicionalmente, a forma de comunicação que é feita em redes é o tipo half-duplex. Figura 17 – Exemplo de Transmissão de Dados pelo Modo Half-Duplex Fonte: Editorial Telesapiens - Freepik • Full-Duplex: É a verdadeira comunicação bidirecional. A e B podem transmitir e receber dados ao mesmo tempo. Exemplo de transmissão Full-Duplex: os aparelhos telefônicos. Tradicional, redes de comunicação Full-Duplex não são tão usuais, sendo recomendada para dispositivos que necessitem de alto desempenho, como servidores de arquivo. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 49 Como as placas de rede que permitem esse tipo de comunicação estão ficando cada vez mais baratas, está cada vez mais comum encontrarmos hoje em dia redes que só usam esse tipo de comunicação, aumentando o desempenho da rede. Full-Duplex A Ethernet tradicional usa half-duplex para a transmissão e a recepção de quadros, no qual não pode fazer os dois simultâneos, ou seja, a estação transmite ou recebe um quadro. Com a operação full- duplex, uma estação pode transmitir e receber simultaneamente. Desta forma, dobra-se a velocidade de transferência, ou seja, uma rede Ethernet de 10Mbps torna-se 20Mbps; rede Ethernet de 100 Mbps torna-se 200 Mbps, e assim por diante. Para uma rede Ethernet trabalhar como full- duplex, algumas mudanças são necessárias. As estações conectadas precisam ter placas adaptadoras full-duplex. Se o ponto central for um Switch, cada estação constitui um domínio de colisão separado e, não existirá colisões, nesse caso, não será mais necessário o uso do algoritmo CSMA/CD. Entretanto, o mesmo formato de quadro MAC 802.3 é usado, e as estações conectadas podem continuar a executar o algoritmo CSMA/ CD, porém nenhuma colisão será detectada Figura 18 – Exemplo de Transmissão de Dados pelo Modo Full-Duplex Fonte: Editorial Telesapiens - Freepik Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 50 Padrões de Transmissão Ethernet A rede Ethernet é um protocolo para redes locais e foi desenvolvida na década de 1970 nos laboratórios do Xerox Palo Alto Research Center, posteriormente, foi revisado e melhorado em conjunto pelas empresas Intel, Xerox e Digital Equipment Corporation (DEC). Em 1985, o IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers – Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos) publicou o padrão IEEE 802.3 para estes tipos de redes locais de baixo custo. A Ethernet foi desenvolvida na década de 1970, porém, a origem da ideia veio de Norman Abramson (engenheiro estadunidense) quando desenvolveu a rede denominada “Aloha”, mostrando que múltiplos nós nem uma rede podem usar o mesmo canal para comunicação e enviar dados a qualquer momento. A principal diferença entre a “Aloha” e a Ethernet é que, a primeira permitia que qualquer nó transmitisse dados a qualquer momento e não permitia que um nó detectasse que outro nó estava transmitindo dados e não lidava com as colisões (colisões ocorrem quando dois dados tentam transmitir dados simultaneamente), exigindo assim, muitas retransmissões. A segunda, Ethernet, foi projetada com o monitoramento de transporte e a detecção de possíveis colisões. IMPORTANTE: A Ethernet possui várias versões, 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps e 10 Gbps, diferenciadas principalmente pelo comprimento máximo que o sinal será propagado. Redes Ethernet de 10 Mbps Ethernet de 10 Mbps usa a técnica de controle de acesso ao meio CSMA/CD, essa rede foi muita usada em LANs e possui uma velocidade de sinalização de 20 MHz. Nestas implementações, os dados são codificados usando o código de Manchester. As redes Ethernet de 10 Mbps se Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 51 dividem em várias especificações: 10Base2, 10Base5, 10Base-T, 10Base- FBb, 10Base-FLb e 10Base-FPb, estas especificações são descritas na tabela abaixo. Tabela 2 – Tabela de especificações de Rede Ethernet Fonte: O autor Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 52 Barramento Nesta topologia, todas as estações se conectam através de um meio de transmissão linear (barramento). Uma transmissão de qualquer estação se propaga em ambas as direções no barramento e pode ser recebida por todas as outras estações. Quando a transmissão chega nas pontas do barramento, ela é removida através do terminador (conector especial que deve ser instalado nas extremidades do barramento para absorver os sinais das transmissões e evitar que estes sinais retornem na forma de interferência). Na topologia de Barramentos, existem dois problemas: o primeiro é, como a transmissão de qualquer estação pode ser recebida por todas as outras estações, é necessário indicar para qual estação será a transmissão; e em segundo, será necessário um mecanismo para regular a transmissão, ou seja, para não haver duas ou mais transmissões simultaneamente e para evitar que uma estação decida transmitir continuamente por um longo período, bloqueandoo acesso de outros usuários. Para solucionar o primeiro problema, cada estação ligada ao barramento, recebe um endereço de destino. As estações transmitem dados em blocos pequenos, denominados quadros, que é parte de dados que a estação deseja transmitir com um cabeçalho contendo informações de controle e o endereço de destino. Como exemplo podemos citar um esquema com 5 estações: A, B, C, D e E. A estação D quer transmitir um quadro de dados para a estação A. À medida que o quadro se propaga pelo barramento em ambas as direções, passa pela estação E, que observa o endereço e ignora o quadro, passa pelas estações C e B, que assim como a estação E, observam o endereço e ignoram o quadro, porém, quando o quadro passar pela estação A, observa o endereço e copia os dados do quadro enquanto eles passam. A estrutura de quadro também soluciona o segundo problema, a regulamentação de acesso. Para isso, as estações se alternam de forma cooperativa no envio de quadros usando o controle de acesso ao meio CSMA/CD, ou seja, a estação que deseja transmitir escuta o meio para verificar se existe outra transmissão em andamento, se o meio estiver Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 53 ocioso, a estação pode transmitir, caso contrário, se o meio estiver ocupado, a estação deve continuar escutando até que o meio esteja ocioso e transmitir imediatamente; se for detectada colisão durante a transmissão, a estação deve transmitir um sinal de colisão para que as demais estações saibam da colisão e depois, parar de transmitir; após isto é preciso esperar um tempo aleatório (denominado “back off”), e depois tentar transmitir novamente. Estrela Nesta topologia, cada estação é conectada ao hub (dispositivo que tem a função de interligar os computadores de uma rede local) por meio de duas linhas (transmissão e recepção), essa linha normalmente consiste em dois pares trançados não-blindados. O hub atua como um repetidor, ou seja, quando uma estação transmite, o hub repete o sinal na linha de saída para todas as estações. Devido à alta velocidade de dados e às qualidades de transmissão fracas do par trançado não-blindado, o comprimento limita-se aproximadamente 100 metros. Embora esse esquema seja fisicamente uma estrela, na lógica possui os mesmos conceitos de um barramento, pois uma transmissão de qualquer estação é recebida por todas as outras estações e, se duas estações transmitirem ao mesmo tempo, haverá uma colisão. Switches Um Switch, também conhecido como Comutador Layer 2, é mais usada do que o hub e o barramento principalmente em LANs de alta velocidade. Quando um quadro é transmitido por determinada estação, esse quadro é direcionado para a linha de saída desejada para ser entregue ao destino pretendido. Enquanto isso acontece, as demais linhas que não estão sendo utilizadas podem ser usadas para a comutação de outro tráfego. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 54 Figura 19 – Switch de 24 portas com Cabos de Redes Fonte: Wikicommons Além disso, um Switch possui alguns recursos, como por exemplo: cada dispositivo conectado possui uma capacidade dedicada igual à da LAN original inteira, para isso, o Switch deve ter capacidade suficiente para acompanhar todos os dispositivos conectados; para usar o Switch não é necessário mudança no software ou hardware dos dispositivos conectados; podem ser conectados outros dispositivos ao Switch, aumentando a capacidade do mesmo. Um Switch pode ser visto como uma versão full-duplex do hub, podendo incorporar lógica que lhe permite funcionar como uma ponte de múltiplas portas. Além disso, o Switch realiza as funções de reconhecimento, de endereço e de encaminhamento de quadro no hardware, além de possuir vários caminhos de dados paralelos e podendo lidar com vários quadros ao mesmo tempo. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 55 Vantagens e Desvantagens das Topologias de Redes Tabela 3 – Vantagens e desvantagens das topologias de redes Fonte: Elaborada pelo autor, 2021. Redes Ethernet de 100 Mbps Com o passar do tempo, muitas instalações precisavam de maior largura de banda, além da existência de diversas LANs de 10Mbps conectadas com muitos repetidores, hubs e Switches, parecendo um labirinto, e a largura de banda máxima de um computador era limitada pelo cabo que o conectava a Switches, com isso surgiu a necessidade de uma LAN mais rápida. Em 1992, a IEEE reuniu o comitê do 802.3, com instruções para produzir uma LAN mais rápida sendo compatível com as LANs Ethernet existentes, surgindo a 802.3u (também conhecido como Fast Ethernet) em junho de 1995. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 56 A Ethernet de 100Mbps permite a interconexão somente por hubs ou Switches. É usado o algoritmo CSMA/CD para compartilhar o meio. Por razões de velocidade e distância, surgiram apenas 3 especificações, que são: • 100Base-T4: usa o esquema de par trançado sem blindagem (UTP), da categoria 3, que emprega uma velocidade de sinalização de 25MHz e utiliza a codificação Manchester. Para atingir a largura de banda necessária, é exigido quatro pares trançados, um sempre é para o hub, um sempre é do hub e os outros dois são comutáveis para a direção da transmissão atual. Utiliza um esquema complicado que envolve envio de dígitos ternários com três níveis de tensão. Pelo fato de a telefonia padrão usar quatro pares por cabo, pode-se usar a fiação já existente para esse esquema, não podendo usar junto com o telefone. Esse esquema pode atingir uma distância de até 100 metros. • 100Base-TX: usa o esquema de par trançado sem blindagem de categoria 5, além do projeto ser mais simples, possui uma velocidade de sinalização de 125 MHz. São necessários apenas dois pares trançados por estação: um para o hub e outro a partir dele. Utiliza a codificação 4B/5B, onde quatro bits de dados são codificados e enviados a 125 MHz para fornecer 100Mbps. Esse sistema é full-duplex, ou seja, podem transmitir a 100Mbps em um par trançado e recebem em 100Mbps em outro par trançado ao mesmo tempo. Esse esquema pode atingir uma distância de até 100 metros. • 100Base-FX: utiliza dois filamentos de fibra multimodo, um para cada sentido, sendo também full-duplex, com 100Mbps em cada sentido. Nesse sistema, a distância entre uma estação e o Switch pode ser de até 2Km. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 57 Redes Ethernet de 01 Gbps Após o sucesso da Fast Ethernet, o comitê 802.3 começou a desenvolver uma Ethernet ainda mais rápida, e em 1999, surgiu o padrão 802.3ab apelidada de Gigabit Ethernet, dez vezes mais rápida do que a Ethernet anterior e manteve a compatibilidade com os padrões Ethernet existentes. Essa nova Ethernet ofereceu o serviço de datagrama não confirmado com unicasting e multicasting, continuou com o mesmo esquema de endereçamento de 48 bits e manteve o mesmo formato de quadro. Assim como a Fast Ethernet, a Gigabit Ethernet continuou utilizando enlaces ponto-a-ponto. Admite os dois modos de operação (half-duplex e full-duplex), sendo que, o modo normal é o full-duplex, usado com um Switch central conectado a computadores ou a outros Switches. O modo half-duplex é usado quando os computadores estão ligados a um hub. A Gigabit Ethernet suporta cabeamento de cobre e de fibra, com diferentes distâncias de segmentos, por isso, foi dividida em quatro especificações, que são: • 1000Base-SX: usa o cabeamento de fibra ótica, possui uma distância máxima do segmento de 550 metros e tem como vantagem utilizar a fibra multimodo (50, 62 e 5 micras). • 1000Base-LX: usa o cabeamento de fibra ótica, possui uma distância máxima do segmento de 5000 metros e tem como vantagem utilizar o modo único (10 micras) ou multimodo (50, 62 e 5 micras). • 1000Base-CX:usa o cabeamento com 2 pares de STP, possui uma distância máxima do segmento de 25 metros e tem como vantagem utilizar o cabo de par trançado blindado. • 1000Base-T: usa o cabeamento com 4 pares de UTP, possui uma distância máxima dos segmentos de 100 metros e tem como vantagem o cabo UTP padrão na categoria 5. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 58 Redes Ethernet de 10 Gbps Após a padronização da Gigabit Ethernet, o comitê começou a desenvolver a Ethernet de 10 Gigabits, ou seja, mil vezes mais rápida que a primeira Ethernet desenvolvida, e seguiu os mesmos padrões do que as Ethernet anteriores. Nessa Ethernet, foram feitas cinco versões e todas só admitem operações full-duplex, também deixou de usar o CDMA/CD, e busca detalhes da camada física que podem trabalhar em velocidades altas, a compatibilidade entre às Ethernet é considerada importante, por isso, a Ethernet de 10 gigabits consegue auto negociar e recuar para a velocidade mais baixa admitida pelas duas extremidades da linha. Figura 20 – Inspeção de Service Solutions Fonte: Pixabay As cinco versões são: • 10GBase-SR: Usa o cabeamento de fibra ótica, possui a distância máxima de até 300 metros e tem como vantagem a fibra multimodo 0,85 μ. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 59 • 10GBase-LR: Usa o cabeamento de fibra ótica, possui a distância máxima de até 10 quilômetros e tem como vantagem a fibra multimodo 1,3 μ. • 10GBase-ER: Usa o cabeamento de fibra ótica, possui a distância máxima de até 40 quilômetro e tem como vantagem a fibra multimodo 1,5 μ. • 10GBase-CX4: Usa o cabeamento de 4 pares de twinax, possui a distância máxima de até 15 metros e tem como vantagem o cobre twinaxial. • 10GBase-T: Usa o cabeamento de 4 pares de UTP, possui a distância máxima de até 100 metros e tem como vantagem a UTP padrão da categoria 6a. Token Ring O padrão Token Ring (passagem de permissão) trabalha em uma forma circular para determinar qual estação tem permissão de que todas as estações da rede tenham a chance de transmitir os dados. Utilizando esse padrão, o computador monitora a rede até que ele veja um padrão de bits denominado permissão. Assim, ele envia o pacote de dados que viaja pelo anel até o destino receber na passagem. IEEE 802.11 (Wi-Fi) Esse é o mais novo padrão de transmissão de dados, ele é conhecido por transmitir os dados utilizando uma rede sem fio. Esse padrão é dividido em vários formatos. Vejamos os exemplos: • 802.11a – Opera em uma frequência de 5 GHz e suporta 64 utilizadores por ponto de acesso. Trabalha em velocidade de 54 e de 72 a 108 Mbps. • 802.11b - Opera em uma frequência de 2.4 GHz e suporta 32 utilizadores por ponto de acesso. Trabalha em uma velocidade de 11 Mbps e 72 Mbps. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 60 • 802.11d – Habilita o hardware de 802.11 a operar em vários países que ele não pode operar. RESUMINDO: E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido discernir sobre as diferenças, vantagens e desvantagens entre as diversas topologias de rede existentes. Isto será fundamental para o exercício de sua profissão. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 61 Meios de Transmissão OBJETIVO: Ao término deste capítulo você será capaz de identificar os diferentes tipos de cabos, montando o do tipo Thin Ethernet (Par Trançado), considerando seus diferentes tipos de conectorização. Isto será fundamental para o exercício de sua profissão. E então? Motivado para desenvolver esta competência? Então vamos lá. Avante! Meios de transmissão são as conexões físicas entre as estações da rede. Geralmente eles diferem com relação à banda passante, tipo de conexão (se ponto-a-ponto ou multiponto), limitação geográfica, atenuação característica do meio, imunidade a ruído, custo, disponibilidade de componentes e confiabilidade. A escolha do meio de transmissão adequado às aplicações é extremamente importante não só pelos motivos mencionados acima, mas também pelo fato de que ele influencia diretamente no custo das interfaces com a rede. Qualquer meio físico capaz de transportar informações eletromagnéticas é possível de ser usado em redes locais. Os mais comumente utilizados são o par trançado, o cabo coaxial e a fibra ótica, que são os chamados meios guiados. Sob circunstâncias especiais, radiodifusão, infravermelho e microondas, que são os meios não-guiados, também são escolhas possíveis. Certas topologias estão ligadas à unidirecionalidade (ou bidirecionalidade) do meio de transmissão. Fora esse fator, teoricamente, qualquer meio de transmissão pode ser usado em qualquer topologia. Mas o estágio atual do desenvolvimento tecnológico só permite que algumas combinações sejam usadas nas redes locais comercializadas hoje, pois o custo de outras combinações é proibitivo para o estado atual das redes (PETERSON, Larry L; DAVIE, Bruce S., 2003). Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação Highlight 62 O quadro abaixo mostra as combinações que hoje são economicamente viáveis. Nela também foi levada em conta a uni ou bidirecionalidade do meio de transmissão, quando requerida. Tabela 4 – Topologia X Meios de Transmissão Fonte: Elaborada pelo autor, 2021. Iremos conhecer um pouco sobre os meios de transmissão mais comuns utilizados: • Cabo Coaxial; • Par Trançado; • Fibras Óticas; • Sistema de Rádio Enlace. Cabo Coaxial O cabo coaxial foi o primeiro cabo disponível no mercado, e era, até alguns anos atrás, o meio de transmissão mais moderno que existia em termos de transporte de bits, embora ainda hoje seja usado para a mesma finalidade. Um cabo coaxial consiste em um fio de cobre rígido que forma o núcleo, envolto por um material isolante que, por sua vez, é envolto em um condutor cilíndrico, frequentemente na forma de uma malha entrelaçada. O condutor externo é coberto por uma capa plástica protetora, que evita o Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 63 fenômeno da indução, causada por interferências elétricas ou magnéticas externas. Figura 21 – Cabo Coaxial com Conector F Fonte: Wikicommons Características O cabo coaxial mantém uma capacidade constante e baixa, independente do seu comprimento, o que lhe permite suportar velocidades da ordem de megabits por segundo, sem a necessidade de regeneração do sinal e sem distorções ou ecos. A forma de construção do cabo coaxial lhe oferece uma boa combinação de alta banda passante e excelente imunidade a ruídos e, por isso, eram o meio de transmissão mais usado em redes locais. A figura abaixo mostra os componentes utilizados nas conexões com cabos Thin Ethernet. Os conectores “T” são acoplados ao conector BNC da placa de rede, e nele são conectados os cabos que ligam o PC aos seus vizinhos. O terminador deve ser ligado no último conector “T” da cadeia. Vantagens e Desvantagens Algumas vantagens do cabo coaxial: baixos custos de implementação, topologia simples de implementar, resistência a ruídos e interferências. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 64 Algumas desvantagens do cabo coaxial: distâncias limitadas, baixo nível de segurança, dificuldade em fazer grandes mudanças na topologia da rede. Figura 22 – Conector BNC 75 Ohms e Terminador e mais um Adaptador/Conector Tipo T Fonte: Wikicommons Classificação Dois tipos de cabo coaxial são bastante utilizados: • Coaxial fino (Thin Ethernet - 10Base2); • Coaxial grosso (Thick Ethernet - 10Base5). Existem cabos com impedância de 50 Ohms, 93 Ohms, 95 Ohms, 100 Ohms. Descreveremos a seguir as características físicas e dimensionais de alguns cabos existentesno mercado de acordo com a sua impedância citadas acima. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 65 Tabela 5 – Tabela de Referência de Cabos Fonte: Elaborada pelo autor, 2021. Cabo Coaxial Fino (10Base2) O cabo coaxial fino, também conhecido como cabo coaxial banda base ou 10Base2, é o meio mais utilizado em redes locais. A topologia mais utilizada é a topologia em barra. O método de acesso ao meio usado em cabos coaxiais finos é o da detecção de portadora, com detecção de colisão. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 66 Sua instalação é facilitada devido ao fato de que o cabo coaxial fino é mais maleável. Possui maior imunidade a ruídos eletromagnéticos de baixa frequência, pois sofre menos reflexões, devido às capacitâncias introduzidas na ligação das estações do cabo, do que o cabo grosso. Figura 23 – Cabo Coaxial Fino Fonte: Wikicommons Tabela 6 – Característica Técnicas do Cabo Coaxial Fino (10Base2) Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 67 Fonte: Elaborada pelo autor, 2021. Cabo Coaxial Grosso O cabo coaxial grosso, também conhecido como cabo coaxial de banda larga ou 10Base5 ou “mangueira de jardim amarela”, é utilizado para transmissão analógica. Figura 24 – Cabo Coaxial Grosso Fonte: Wikicommons Em redes locais, a band2a é dividida em dois canais ou caminhos: caminho de transmissão (Inbound) e, caminho de recepção (Outbound). É Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 68 muito usado em aplicações de redes locais com integração de dados, voz e imagens. Necessita de amplificadores analógicos periódicos, que transmitem o sinal num único sentido, assim, um computador que envia um pacote não será capaz de alcançar os computadores a montante dele se houver um amplificador entre eles. Para solucionar este problema foram criados os sistemas com cabo único e com cabo duplo. No cabo duplo, toda transmissão é feita no cabo 1 e toda recepção ocorre no cabo 2. No cabo único, é alocado bandas diferentes de frequência para comunicação, entrando e saindo por um único cabo. Tabela 7 – Características Técnicas do Cabo Coaxial Grosso Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 69 Fonte: Elaborada pelo autor, 2021. Montagem de cabos Thin Ethernet Atualmente não se montam redes usando cabos coaxiais, já que caíram em desuso. Mas é possível que seja necessário fazer manutenção nessas redes, o que inclui a confecção de cabos. Se esta operação é feita de forma esporádica, pode-se encomendar cabos sob medida em lojas especializadas, além disso, esses cabos podem ser montados. O material necessário e as ferramentas são encontrados em lojas especializadas em equipamentos e suprimentos para redes. Figura 25 – Alicate para “Crimpagem” Fonte: Wikicommons Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 70 IMPORTANTE: Duas ferramentas são necessárias para a montagem de cabos coaxiais. A primeira serve para desencapar o cabo, e a outra é um alicate para a “crimpagem”, usado para fixar o conector no cabo. O conector BNC é vendido desmontado, como mostra a figura ao lado. Um pino central deve ser fixado no condutor mais interno do cabo. A parte maior do conector fará contato com a blindagem externa. Uma peça metálica adicional firmará o cabo no conector. Corte o cabo e introduza-o no anel metálico. A seguir desencape o cabo como mostra a figura abaixo, usando a ferramenta apropriada. Note que o Cabo Coaxial RG 58 é formado por quatro camadas, de dentro para fora: • Condutor interno; • Isolador plástico; • Malha condutora externa; • Capa plástica. Figura 26 – Conector BNC desmontado Fonte: Wikicommons Observe que o tubo metálico externo, a esta altura já posicionado no cabo, ficará sobre a sua capa plástica externa. Já a extremidade do conector BNC deverá ficar sob a malha condutora do cabo. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 71 Corte o excesso da malha externa e junte o tubo metálico ao conector. Use o alicate crimpador para prender este tubo ao conector. Figura 27 – Cabo Coaxial RG 58 Fonte: Wikicommons Nas lojas que vendem o material para a construção desses cabos, podemos ainda encontrar uma jaqueta plástica externa para o conector, como no cabo que vemos na próxima figura. Esta jaqueta deve ser encaixada no cabo antes da montagem do conector. Depois que o conector está fixado ao cabo, juntamos a jaqueta com o conector, dando maior rigidez e um acabamento profissional. Par Trançado Há alguns anos a rede feita com cabo de par trançado vem substituindo as redes construídas com cabos coaxiais de 50 Ohms devido principalmente a facilidade de manutenção, pois com o cabo coaxial é muito trabalhoso achar um defeito, pois, se houver um mau contato ou qualquer problema com as conexões em algum ponto da rede o problema se refletirá em todas as maquinas da rede, o que não acontece em uma rede de par trançado. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 72 Figura 28 – Cabo de Par Trançado Fonte: Wikicommons VOCÊ SABIA? O cabo par trançado surgiu com a necessidade de se ter cabos mais flexíveis e com maior velocidade e de transmissão. Características Este cabo consiste em um par de fios elétricos de cobre ou aço recoberto de cobre (aumenta a resistência à tração). Os fios são recobertos de uma camada isolante, geralmente de plástico, e entrelaçados em forma de trança (de onde surgiu o seu nome). Este entrelaçamento é feito para se evitar a interferência eletromagnética entre cabos vizinhos e para aumentar a sua resistência. O conector utilizado é o RJ-45. Sua transmissão pode ser tanto analógica quanto digital. Na transmissão analógica, para o qual foi originalmente construído, é necessário um amplificador a cada 5 ou 6 km. Na transmissão digital, um repetidor é necessário a cada 2 ou 3 km. Além do uso em redes de computadores, o cabo par trançado é muito utilizado em telefonia, ligando aparelhos telefônicos a centrais ou a um centro de comutação privado (PABX), ele é usado em ligações com multiplexação de 24 ou 30 canais, com uma banda de passagem de 268 ou 312 kHz. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 73 Dados digitais são transmitidos usando-se modems de até 9600bps em PKS e multiplexação, com banda agregada de 230 Kbps. Também é utilizado em transmissões digitais, como na interligação de centrais telefônicas com PCM de 24 ou 30 canais e taxa agregada de 1,5 ou 2 Mbps. Vantagens e Desvantagens Tem como vantagem atingir maior taxa de transferência podendo trabalhar não somente a 10 Mbps, mas também a 100 Mbps (Fast Ethernet) ou até 1000 Mbps (1 Gigabit Ethernet). Sua desvantagem consiste no fato de ser suscetível à interferência e ao ruído, inclusive “cross-talk” de fiações adjacentes, mas para se solucionar estes problemas foram desenvolvidos dois tipos de cabo par trançado: o par trançado sem blindagem (UTP) e o par trançado com blindagem (STP). Tipos de Cabo Par Trançado Existem dois tipos básicos de cabos par trançado: • UTP - Unshielded Twisted Pair (Par trançado sem blindagem): Este é sem dúvida o cabo mais utilizado em redes de computadores, pois, é de fácil manuseio, instalação e permite maiores taxas de transmissão em relação aos cabos coaxiais. • STP - Shielded Twisted Pair (Par trançado com blindagem): O cabo blindado STP é muito pouco utilizado sendo basicamente necessários em ambientes com grande nível de interferência eletromagnética. Podem ser encontrados com blindagem simples ou com blindagem par a par. Deve-se dar preferência a sistemas com cabos de fibra ótica em ambientes com agressivos ruídos eletromagnéticos, pois estas são imune a qualquer tipo de ruído eletromagnético, ou quando se desejam grandes distâncias ou altas velocidades de transmissão. Introduçãoa Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 74 Categorias Os UTPs são divididos em 5 categorias, levando em conta o nível de segurança e a bitola do fio, onde os números maiores indicam fios com diâmetros menores. • Categoria 1: Sistema de Telefonia; • Categoria 2: UTP tipo 3 definido pela IBM, com baixa transmissão; • Categoria 3: Transmissão de até 16Mhz. Uso típico em até 10 Mbps; • Categoria 4: Transmissão de até 20Mhz. Uso típico em até 16Mbps; • Categoria 5: Transmissão de até 100Mhz. Uso típico em até 100Mbps. Padrões de Conectorização Conectorização T568A (Strainght Through) para 10BaseT e 100BaseT. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 75 Este esquema de ligação visto logo acima é o mais usado em todo o mundo. Conectorização T568B (Half Cross) para 10BaseT e 100BaseT, conforme norma da EIA/TIA 568A. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 76 Conectorização T568A (Strainght Through) para 1000BaseT (Gigabit Ethernet). Esquema de ligação conforme norma EIA/TIA 568A para 1000BaseT. A codificação das cores é a mesma, modificando somente sinais em que esse tipo de ligação se usa todos os pinos de ligação para os sinais (full-duplex). Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 77 Conectorização Cross Over (Cruzamento Total) T568A para 1000BaseT (Gigabit Ethernet). Figura 29 – Cabos de Fibra Ótica Fonte: Pixabay Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 78 RESUMINDO: E então? Gostou do que lhe mostramos? Aprendeu mesmo tudinho? Agora, só para termos certeza de que você realmente entendeu o tema de estudo deste capítulo, vamos resumir tudo o que vimos. Você deve ter aprendido a identificar os diferentes tipos de cabos, montando o do tipo Thin Ethernet (Par Trançado), considerando seus diferentes tipos de conectorização. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação 79 REFERÊNCIAS BOOKS, E. D. Guia Prática de Redes de Computadores. São Paulo: Universo dos Livros. 2009. MENDES, D. R. Redes de computadores -Teoria e Prática (Vol. 2ª Edição).São Paulo: NOVATEC. 2015. TANENBAUM, A. S., & WETHERALL, D. Redes de computadores (Vol. 4ª Edição).(V. D. Souza, Trad.) Rio de Janeiro: ELSEVIER & CAMPUS. 2003. Introdução a Redes de Computadores e Protocolos de Comunicação Conceitos sobre Redes de Computadores Introdução a rede de computadores Projeto de Redes Topologia de Redes Redes Locais (LAN: Local Area Network) Expansão das Redes MAN: Metropolitan Area Network Wireless: Redes Sem Fio WWAN: Wireless Wide Area Network WMAN: Wireless Metropolitan Area Network WPAN: Wireless Personal Area Network Meios de Transmissão Visão Geral das Redes Redes Par-a-Par (Ponto a Ponto) Redes Baseados em Servidores Servidores Especializados Sistema Operacional de Rede Baseado em um Servidor Vantagens da Rede Baseada em Servidor Projetando redes de computadores Projeto de Redes Objetivos de um projeto de rede Específica (Specific) Mensurável (Measurable) Alcançável (Attainable) Relevante (Relevant) Temporal (Time-Bound) Ciclo de Vida dos Projetos de Rede Identificação das necessidades, restrições e objetivos do cliente Projeto Lógico Projeto Físico Testes e Documentação Abrangência e Escopo de um Projeto de Redes Tipos de projetos de redes Principais Documentos para um Projeto de Redes High Level Design Low Level Design Estudo de Viabilidade de um Projeto de Redes Diagrama de um projeto de redes Diagrama Lógico de Redes Diagrama Físico de Redes Como Diagramas de Redes são usados? Topologia e Configuração de Redes Topologia de Redes Componentes de Redes de Computadores e suas Classificações Transmissão de Dados Modos de Transmissão de Dados Full-Duplex Padrões de Transmissão Ethernet Redes Ethernet de 10 Mbps Barramento Estrela Switches Vantagens e Desvantagens das Topologias de Redes Redes Ethernet de 100 Mbps Redes Ethernet de 01 Gbps Redes Ethernet de 10 Gbps Token Ring IEEE 802.11 (Wi-Fi) Meios de Transmissão Cabo Coaxial Características Vantagens e Desvantagens Classificação Cabo Coaxial Fino (10Base2) Cabo Coaxial Grosso Par Trançado Características Vantagens e Desvantagens Tipos de Cabo Par Trançado Categorias Padrões de Conectorização