CCT0008_3

Prévia do material em texto

REDES DE COMPUTADORES - CCT0008
Semana Aula: 3
Infraestrutura de Redes de Computadores
Tema
Infraestrutura de Redes de Computadores
Palavras-chave
Objetivos
O aluno deverá ser capaz de:
 Explicar o funcionamento dos elementos básicos de Interconexão de rede;
 Identificar os dispositivos necessários para implementar uma rede local básica;
 Comparar as funcionalidades entre dispositivos.
Estrutura de Conteúdo
Nesta aula abordaremos o conteúdo seguinte:
Unidade 3 - Infraestrutura de redes
3.1. Interfaces: Placa de Rede e Modem
3.2. Passivos da rede (dispositivos de infra-estrutura): cabos, conectores, patch panels e pontos de redes
3.3. Funções: Concentrador, Repetidor, Comutador, Ponte
3.4. Equipamentos: Hub, Switch e Roteador
3.5. Protocolo SNMP
3.6. Cabeamento: categorias de cabos
3.7. Redes sem fio: tecnologias 802-11
 
Até o momento estudamos conceitos gerais de redes e detalhamos alguns conceitos físicos. 
Agora, nesta aula, estudaremos o funcionamento de alguns equipamentos e suas funções que são básicos 
para se montar uma rede de computadores.
 
 
Suporte conceitual:
 
Unidade 3 - Infraestrutura de redes
3.1. Interfaces: Placa de Rede e Modem
 
Placa de rede 
É o principal hardware de comunicação entre devices através de uma rede. Tem como função controlar o 
envio e o recebimento de dados através de uma rede. Cada arquitetura de rede exige um tipo específico de 
placa, seja ela com ou sem fio. 
Por exemplo: não é possível utilizar uma placa Ethernet em uma rede sem fio ou Token Ring, pois estas 
não utilizam a mesma linguagem de comunicação.
Além da arquitetura das placas de rede, existem outros fatores que impedem essa comunicação como taxa 
de transferência, barramentos e tipos de conectores.
Diferenças de taxa de transferência - A taxa de transmissão de placas Ethernet variam de 10 mbps, 100 
mbps, 1000 mbps(1 gbps) ou 10.000 mbps(10 gbps), e as placas Token Ring de 4 mbps ou 16 mbps. 
No caso das fibras óticas, a taxa de transmissão é da ordem de 10 gbps.
Diferenças entre barramentos - As placas de rede mais comuns utilizadas hoje em dia possuem dois tipos 
de barramento: PCI (mais novo) e ISA (mais antigo). Para os chamados computadores portáteis são 
utilizados placas PCMCIA. Uma novidade são as placas de redes USB que, apesar de existirem, são caras 
e, portanto, podem ser substituídas pelas citadas anteriormente. 
Fazendo uma análise da taxa de transmissão X barramentos, nas placas com o barramento ISA, por serem 
mais antigas, a taxa de transmissão é de no máximo 10 mbps, pois esta limitada à velocidade do 
barramento.
 
Tipos de conectores:
Para cada placa de rede, devemos utilizar cabos adequados à sua velocidade e tecnologia. Para as placas 
Ethernet de 10 mbps, por exemplo, devemos utilizar cabos de par trançado de categoria 3 ou 5, ou então 
cabos coaxiais para placas de 100 mbps e, para se obter o máximo de transmissão, o requisito mínimo do 
cabeamento são cabos de par trançado blindados nível 5 (CAT 5). 
Nas redes Token Ring, para placas de rede de 4 mbps, os requisitos são cabos de par trançado de no 
mínimo categoria 2 (recomendável o uso de cabos categoria 3) e cabos de par trançado blindado categoria 
4 ou superior para placas de 16 mbps. Redes Token Ring não usam cabos coaxiais.
Para a placa de rede funcionar ela deve estar configurada em seu dispositivo. Hoje em dia a maioria das 
placas possuem o recurso PnP ( Plug and Play), tendo os seus endereçamentos configurados pelo sistema 
operacional. Nas placas mais antigas é necessário fazer a configuração e, além das informações passadas 
pelo seu administrador de rede, existem informações necessárias para o funcionamento do dispositivo. 
São os canais de IRQ, DMA e os endereços de I/O
Para os níveis de recursos do sistema, todas as placas de rede são parecidas: elas precisam de um 
endereço de IRQ, de um canal de DMA e de um endereço de I/O. Uma vez configurados corretamente, as 
placas estarão aptas a trafegar a informação pelas redes. 
A configuração do canal de IRQ é necessária para que a placa de rede possa chamar o processador 
quando tiver dados a entregar. Já o canal de DMA é utilizado para transferir os dados diretamente à 
memória, diminuindo a carga sobre o processador. 
O endereço de I/O informa ao sistema onde estão as informações que devem ser movidas. 
 
Endereço MAC
Um outro dado importante para estabelecer a comunicação entre placas de rede, é o endereçamento de nó, 
também chamado de "MAC Address" Este é um numero em hexadecimal, composto de 48 bits, único e 
criado durante o processo de criação da placa. Este endereço é utilizado por dispositivos que trabalham na 
camada de enlace do modelo OSI.
 
MODEM
É o dispositivo eletrônico que transforma o sinal digital em analógico e vice-versa. A origem da palavra 
modem é devida à expressão ?modulador e demodulador?. O processo de conversão dos sinais digitais 
para analógicos é chamado de modulação, e é de onde se inicia a transmissão. Para que haja a 
comunicação, os modens devem estar trabalhando nos mesmos padrões. 
 
Os MODEMs podem ser divididos em:
- Modems de acesso discado - Utilizam a linha telefônica para realizar uma chamada diretamente a um 
provedor de acesso, com modems de recebimento de chamadas. Baixas velocidades. Taxas em Kilobits/s.
 
- Modems de Banda Larga - Utilizam meios de transmissão para estabelecer a comunicação usando 
tecnologias como XDLS. (ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line). Altas velocidades. Taxas em 
Megabits/s.
 
 
3.2. Passivos da rede (dispositivos de infra-estrutura): cabos, conectores, patch panels e pontos de 
redes
Numa rede típica, baseada na arquitetura atual podemos definir que uma LAN é baseada na topologia em 
estrela, com cabos de par trançado.
Quando temos uma infraestrutura definida e organizada temos:
- Áreas de Trabalho ? conectores RJ 45 fêmea ligados aos computadores em cabos chamados de line 
cord.
- Dutos e eletrocalhas ? percursos por onde de distribui o cabeamento
- Sala de equipamentos ? é onde encontramos os organizadores de cabo, chamados de patch panels, que 
podemos explicar como uma régua onde se encontram diversos conectores RJ45 fêmea (cada uma 
identificada com mesmo código do ponto de rede na área de trabalho). Entre o patch panel e o ativo da 
rede (hub, switch ou roteador) é usado um cabo chamado patch cord)
 
3.3. Funções: Concentrador, Repetidor, Comutador, Ponte
Concentrador ? É o dispositivo central numa topologia em estrela
Repetidor ? é o dispositivo que regenera o sinal recebido
Comutador ? é o dispositivo que realiza o desvio de um sinal recebido para uma das saídas disponíveis
Ponte ? é o dispositivo que serve para interligar tecnologias distintas
3.4. Equipamentos: Hub, Switch e Roteador
Repetidores (HUB)
Repetidor ou HUB funciona como a peça central em uma rede de topologia estrela, ele recebe os sinais 
transmitidos pelas estações e retransmite-os para todas as demais. Trabalham no nível físico do modelo 
OSI.
 
Repetidores podem ser ativos ou passivos
Repetidores Passivos ? funcionam como um espelho, pois simplesmente refletem os sinais recebidos para 
todas as estações que estão conectadas a eles. Como eles apenas refletem o sinal, não fazem nenhum 
tipo de amplificação do sinal, o comprimento máximo permitido entre o HUB e a estação não pode ser 
superior a 50 metros, utilizando um cabo de par trançado. Normalmente não possuem alimentação de 
energia e funcionam como um concentrador de fios.
Repetidores Passivos - além de refletir, reconstitui o sinal enfraquecido e retransmite-o, fazendo com que a 
sua distância máxima duplique em relação ao HUB passivo, sendo de 100 metros entre a estação e o 
repetidor. Possui alimentação de energia, e amplifica o sinal.
 
Ponte (Bridge)
Funcionamno nível de enlace da camada OSI, a bridge tem como finalidade traduzir os quadros de 
diferentes tecnologias, ou seja, interligar redes de diferentes tecnologias. Um exemplo comum é a 
interligação entre uma rede Ethernet e uma rede Token Ring. Apesar de as duas redes possuírem 
arquiteturas diferentes e incompatíveis entre si, é possível estabelecer a comunicação usando um protocolo 
único, no caso o TCP/IP, por exemplo. Se todos os dispositivos de rede estão falando a mesma língua, 
basta quebrar a barreira física das arquiteturas de rede diferentes utilizando uma ponte, ou BRIDGE
 
Como funciona a ponte?
Em cada ponte existe um microprocessador que analisa os endereços específicos da camada de enlace e 
armazena-os em uma tabela interna. Estes endereços estão associados à rede que o equipamento 
conectado pertence. Quando um pacote é enviado do dispositivo de rede e recebido pela ponte, esta 
analisa o seu conteúdo para verificar o campo do endereço de destino. Se a ponte identifica que o pacote 
está endereçado para a mesma rede à qual pertence, então ela encaminha para o dispositivo. Caso 
contrário, a BRIDGE encaminha para a outra subrede.
 
Comutador (Switch)
Funcionando no nível de enlace da camada OSI, o comutador tem a mesma função de uma ponte, ou seja, 
?ouvir? o tráfego de cada porta Ethernet, descobrir a qual porta cada dispositivo está conectado e 
armazenar essa informação em sua tabela. Uma vez identificado o endereço de destino, o switch consulta a 
tabela e envia o tráfego diretamente para a porta de destino. A diferença entre eles é que o comutador 
realiza a troca de informações entre vários dispositivos simultaneamente. 
Pode ser considerado como uma ponte com várias portas. Além de ser mais veloz que a ponte, o SWITCH 
pode suportar diversos tipos de interfaces. (Cabo de fibra ótica, Cat 5, Cat 6, Ethernet 10 mbps, 100 mbps, 
1 gbps).
 
 
O Switch, uma vez conectado à rede, automaticamente já trabalha para identificar os endereços dos 
dispositivos que estão conectados às suas portas, mas, por ser um equipamento gerenciável, ou seja, 
possuir um software para gerenciamento, sua função de implementação pode variar em quatro níveis:
Classe 1 ? Switch não gerenciado. Função de comutar os pacotes entre as portas, não possui suporte a 
VLAN´s.
Classe 2 ? Swicth gerenciado. Função de comutar os pacotes e criação de VLAN´s ( Virtual LAN?s).
Classe 3 ? Swich Layer 3. Além de possuir todas as características da classe anterior, realiza alguns 
serviços de camada três (Camada de redes modelo OSI).
Classe 4 - Realiza a comutação das camadas 4 a 7 do modelo OSI. 
 
 
VLAN ? Virtual Local Área Network
As VLAN?s funcionam como uma rede virtual, utilizada para transporte de informação somente para os 
devices que pertencem a ela. Como o SWITCH possui informação de endereçamento em sua tabela 
interna, o administrador de rede, para diminuir o tráfego de difusão, pode criar redes virtuais para que 
pareçam que estão em uma rede física. 
 
Os SWITCHES podem ser classificados em:
Cut Trough ? O Switch examina apenas o endereço MAC do quadro e envia para o destinatário. Devido a 
este processo o equipamento tem baixa latência.
Fragment Free ? Para esse método, o SWITCH tenta utilizar os benefícios dos métodos anteriores, "Store 
and Forward" e "Cut Through", onde se limita a analisar os primeiros 64 bytes do quadro, onde as 
informações de endereçamento estão armazenadas.
Store and Forward - O switch armazena todo o quadro, examina o endereço MAC, avalia o CRC e 
encaminha o quadro para o endereço de destino.
 
Roteador (Router)
Funciona na camada de redes OSI, o roteador é o dispositivo que decide qual é o melhor caminho que o 
tráfego de informações deve seguir, baseado em endereços lógicos. Este processo se chama roteamento. 
O roteamento segue uma regra definida na chamada tabela de roteamento que pode ser configurada 
manualmente ou através de protocolos de roteamento (RIP, OSPF, IGRP , BGP, EGP). Com base nessa 
tabela, o dispositivo analisa o endereço IP de destino dos dados de entrada e direciona os dados para uma 
porta de saída.
O roteador também pode funcionar como um gateway de aplicação, utilizando as camadas superiores do 
modelo OSI, o que coincide com o modelo TCP/IP. Neste caso, utilizando os protocolos das camadas 
superiores o roteador pode fazer algumas funções como, por exemplo:
 
3.5. Protocolo SNMP
O protocolo SNMP (do inglês Simple Network Management Protocol - Protocolo Simples de Gerência de 
Rede) é um protocolo, da camada de aplicação, de gerência típica de redes IP, que facilita o intercâmbio de 
informação entre os dispositivos de rede, como placas e comutadores (em inglês:switches). 
O SNMP possibilita aos administradores de rede gerenciar o desempenho da rede, encontrar e resolver 
seus eventuais problemas, e fornecer informações para o planejamento de sua expansão, dentre outras. 
(http://pt.wikipedia.org/wiki/Simple_Network_Management_Protocol)
3.6. Cabeamento: categorias de cabos
Cabos de par trançado
Categorias 1 e 2: Estas duas categorias de cabos não são mais reconhecidas pela TIA 
(Telecommunications Industry Association), que é a responsável pela definição dos padrões de cabos. Elas 
foram usadas no passado em instalações telefônicas e os cabos de categoria 2 chegaram a ser usados em 
redes Arcnet de 2.5 megabits e redes Token Ring de 4 megabits, mas não são adequados para uso em 
redes Ethernet.
 
Categoria 3: Este foi o primeiro padrão de cabos de par trançado desenvolvido especialmente para uso em 
redes. O padrão é certificado para sinalização de até 16 MHz, o que permitiu seu uso no padrão 10BASE-T, 
que é o padrão de redes Ethernet de 10 megabits para cabos de par trançado. Existiu ainda um padrão de 
100 megabits para cabos de categoria 3, o 100BASE-T4 (que vimos a pouco), mas ele é pouco usado e 
não é suportado por todas as placas de rede.
A principal diferença do cabo de categoria 3 para os obsoletos cabos de categoria 1 e 2 é o entrançamento 
dos pares de cabos. Enquanto nos cabos 1 e 2 não existe um padrão definido, os cabos de categoria 3 
(assim como os de categoria 4 e 5) possuem pelo menos 24 tranças por metro e, por isso, são muito mais 
resistentes a ruídos externos. Cada par de cabos tem um número diferente de tranças por metro, o que 
atenua as interferências entre os pares de cabos.
 
Categoria 4: Esta categoria de cabos tem uma qualidade um pouco superior e é certificada para sinalização 
de até 20 MHz. Eles foram usados em redes Token Ring de 16 megabits e também podiam ser utilizados 
em redes Ethernet em substituição aos cabos de categoria 3, mas na prática isso é incomum. Assim como 
as categorias 1 e 2, a categoria 4 não é mais reconhecida pela TIA e os cabos não são mais fabricados, ao 
contrário dos cabos de categoria 3, que continuam sendo usados em instalações telefônicas.
 
Categoria 5: Os cabos de categoria 5 são o requisito mínimo para redes 100BASE-TX e 1000BASE-T, que 
são, respectivamente, os padrões de rede de 100 e 1000 megabits usados atualmente. Os cabos cat 5 
seguem padrões de fabricação muito mais estritos e suportam freqüências de até 100 MHz, o que 
representa um grande salto em relação aos cabos cat 3.
Apesar disso, é muito raro encontrar cabos cat 5 à venda atualmente, pois eles foram substituídos pelos 
cabos categoria 5e (o "e" vem de "enhanced"), uma versão aperfeiçoada do padrão, com normas mais 
estritas, desenvolvidas de forma a reduzir a interferência entre os cabos e a perda de sinal, o que ajuda em 
cabos mais longos, perto dos 100 metros permitidos.
Os cabos cat 5e devem suportar os mesmos 100 MHz dos cabos cat 5, mas este valor é uma especificação 
mínima e não um número exato. Nada impede que fabricantes produzam cabos acima do padrão, 
certificando-os para freqüências mais elevadas. Com isso,não é difícil encontrar no mercado cabos cat 5e 
certificados para 110 MHz, 125 MHz ou mesmo 155 MHz, embora na prática isso não faça muita diferença, 
já que os 100 MHz são suficientes para as redes 100BASE-TX e 1000BASE-T. 
(http://www.hardware.com.br/livros/redes/categorias-cabos.html)
 
 
3.7. Redes sem fio: tecnologias 802-11
As principais tecnologias de redes sem fio são as IEEE 802-11 (wifi), sua principais características são:
 
 
 
Tabela 2: Padrões Wi-Fi
 802.11A 802.11B 802.11 G 802.11 N
Datadeaprovação Julhode1999 Julhode2000 Junhode2003 Outubrode2009
Taxa máximadetransferênciadedados 
(Mbps)
54 11 54 600
Modulação OFDM CCK/DSSS CCK/DSSS, ou 
OFDM
CCK/DSSS, ou 
OFDM
Banda RF (GHz) 5 2,4 2,4 2,4 ou 5
No.defluxos espaciais 1 1 1 1,2,3, ou 4
Largura nominaldecanal (MHz) 20 20 20 20 ou 40
 
http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialwifiiee/pagina_3.asp
 
Estratégias de Aprendizagem
Indicação de Leitura Específica
Aplicação: articulação teoria e prática
Sites de fabricantes de equipamentos de interconexão de redes, por exemplo:
www.cisco.com.br
www.3com.com.br
http://brazil.rad.com/
 
Escolher um equipamento de um dos fabricantes citados e identificar a função deste equipamento em uma 
rede.
Considerações Adicionais
Vídeo sobre o fluxo de um pacote através da Internet que pode ser utilizado em aula.
www.warriorsofthe.net