Sistemas de Informação

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Hub,switch e roteadores.
Hub
Hubs são equipamentos usados para conferir uma maior flexibilidade a LANs Ethernet, esses equipamentos são basicamente pólos concentradores de fiação, e dessa forma conseguem estabelecer uma topologia física que não corresponde à topologia lógica em certo ponto do backbone. Por isso, isoladamente um hub não pode ser considerado como um equipamento de interconexão de redes, ao menos que tenha sua função associada a outros equipamentos como repetidores por exemplo. O uso de hubs torna fácil o isolamento de problemas, bem como facilita enormemente a inserção de novas estações em uma LAN.
Os HUBs devem ter características que permitam proteção contra intrusão e proteção contra interceptação, além das características de empilhamento e gerenciamento por SNMP. Proteção contra intrusão, significa que em cada porta do HUBs só será permita a ligação de microcomputadores com endereço físico de rede Ethernet que estiver configurado para a porta do equipamento; e proteção contra interceptação significa que um dado transmitido só será reconhecido e válido na porta configurado com endereço Ethernet que coincide com o da mensagem, nas demais portas a mensagem não é reconhecida.
Switch
O switch possui bastante semelhança com o roteador, seu incremento está em possuir barramentos internos comutáveis o que permite chavear backbones tornando-o temporariamente dedicado a dois nós que podem assim usufruir de toda capacidade do meio físico existente. É o equipamento que permite o backbone colapsado, arquitetura que nos dias de hoje, se encontra em evidência.
A demanda por maiores taxas de transmissão e melhor utilização dos meios físicos, aliados à evolução contínua da microeletrônica, começou a alterar a construção dos hub's. A partir do momento que as estações estão ligadas a esse elemento central, no qual a implementação interna é desconhecida, mas a interface é coerente com as estações, é possível pensar que estes elementos podem implementar arquiteturas que não utilizam apenas um meio compartilhado, mas sim possibilitam a troca de mensagens entre várias estações simultaneamente. Desta forma estações podem obter para si taxas efetivas de transmissão bem maiores do que as observadas anteriormente. Esse novo tipo de elemento, que pode ser considerado uma evolução do hub, é denominado Switch, que nada mais é, do que um hub com funções de pontes e roteadores e hardware especial que lhe confere baixo custo e alta eficiência. Essas características fazem dele hoje a resposta tecnológica mais procurada para responder às crescentes demandas das atuais aplicações em redes 
Roteadores
Existem duas atividades que são básicas a um roteador. São elas:
A determinação das melhores rotas.
Determinar a melhor rota é definir por qual enlace uma determinada mensagem deve ser enviada para chegar ao seu destino de forma segura e eficiente. 
Para realizar esta função, o roteador utiliza dois conceitos muito importantes: o conceito de métrica e o conceito de tabelas de roteadores.
O transporte dos pacotes:
Transportar os pacotes pela rede é uma função relativamente simples realizada pelos roteadores. Consiste em verificar o endereço de rede para quem a mensagem está destinada, determinar se conhece este endereço. E, por fim, traduzir para um novo endereço físico e enviar pacote.
Métrica:
Métrica é o padrão de medida que é usado pelos algoritmos de roteamento para determinar o melhor caminho para um destino. Pode-se utilizar apenas um parâmetro ou vários parâmetros. A utilização de vários parâmetros permite uma melhor modelagem da métrica e uma decisão mais eficiente de qual é o melhor caminho.
Alguns parâmetros utilizados:
-Distância;
-Confiabilidade;
-Atraso;
-Largura de banda;
-Carga;
-Custo da comunicação;
-Tabela de roteamento;
Os roteadores constroem tabelas de roteamento para realizarem as suas tarefas. Estas tabelas de roteamento contêm entradas que relacionam um determinado destino com um enlace e uma métrica. Dependendo das implementações, podem apresentar mais dados, entretanto estes três são os dados essenciais.
Requisitos de um roteador:
Para um roteador funcionar de forma adequada é necessário que ele faça algumas tarefas.
-O roteador deve conhecer a topologia da subrede e escolher os caminhos adequados dentro da mesma.
-O roteador deve cuidar para que algumas rotas não sejam sobrecarregadas, enquanto outras fiquem sem uso.
-O roteador deve resolver os problemas que ocorrem quando a origem e o destino estão em redes diferentes
 
Protocolos de Roteamento:
A função dos protocolos de roteamento é construir as tabelas de roteamento completas nos diversos roteadores de uma rede através da troca de mensagens entre eles.
Tipos:
-igp (interior gateway protocol) - Estes são utilizados para realizar o roteamento dentro de um Sistema Autônomo.
-egp (exterior gateway protocol) - Estes são utilizados para realizar o roteamento entre Sistemas autônomos diferentes.
Protocolos do tipo igp (interior gateway protocol):
-RIP (Routing Information Protocol)
-IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
-Enhanced IGRP
-OSPF (Open Shortest Path First)
-IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System)
Protocolos do tipo egp (exterior gateway protocol):
-EGP (Exterior Gateway Protocol) - este protocolo apresenta o mesmo nome que o seu tipo.
-BGP (Border Gateway Protocol)
Cabeamento de redes (cabling)
Par trançado
Com o passar do tempo, surgiu o cabeamento de par trançado. Esse tipo de cabo tornou-se muito usado devido a falta de flexibilidade de outros cabos e por causa da necessidade de se ter um meio físico que conseguisse uma taxa de transmissão alta e mais rápida. Os cabos de par trançado possuem dois ou mais fios entrelaçados em forma de espiral e, por isso, reduzem o ruído e mantém constante as propriedades elétricas do meio, em todo o seu comprimento. A desvantagem deste tipo de cabo, que pode ter transmissão tanto analógica quanto digital, é sua suscetibilidade às interferências a ruídos (eletromagnéticos e radio frequência). Esses efeitos podem, entretanto, ser minimizados com blindagem adequada. Vale destacar que várias empresas já perceberam que, em sistemas de baixa frequência, a imunidade a ruídos é tão boa quanto a do cabo coaxial.
O cabo de par trançado é o meio de transmissão de menor custo por comprimento no mercado. A ligação de nós ao cabo é também extremamente simples e de baixo custo. Esse cabo se adapta muito bem às redes com topologia em estrela, onde as taxas de dados mais elevadas permitidas por ele e pela fibra óptica ultrapassam, e muito, a capacidade das chaves disponíveis com a tecnologia atual. Hoje em dia, o par trançado também está sendo usado com sucesso em conjunto com sistemas ATM para viabilizar o tráfego de dados a uma velocidade extremamente alta: 155 megabits/seg.
Fibra ótica
Fibra ótica
Uma fibra óptica é composta basicamente de material dielétrico (em geral, sílica ou plástico), segundo uma longa estrutura cilíndrica, transparente e flexível, de dimensões microscópicas comparáveis às de um fio de cabelo.
A estrutura cilíndrica básica da fibra óptica é formada por uma região central, chamada de núcleo, envolta por uma camada, também de material dielétrico, chamada casca, como mostrado na figura abaixo. A secção em corte transversal mais usual do núcleo é a circular, porém fibras ópticas especiais podem ter um outro tipo de secção (por exemplo, elíptica).
A composição da fibra óptica, com material de índice de refração ligeiramente inferior ao do núcleo, oferece condições à propagação de energia luminosa através do seu núcleo. A fibra óptica propaga luz por reflexões sucessivas.
A capacidade de transmissão (banda passante) de uma fibra óptica é função do seu comprimento, da sua geometria e do seu perfil de índices de refração. Existem duas classes principais de fibras: monomodo e multimodo.
A atenuação em fibras ópticas é causada por múltiplas fontes. Nelas existemregiões espectrais (janelas de transmissão) onde a atenuação é mínima.
Vantagens das Fibras Ópticas:
As fibras ópticas, devido as suas características, apresentam algumas vantagens em relação aos suportes físicos de transmissão convencionais, tais como o par trançado e o cabo coaxial. Estas são as seguintes: 
-perda de transmissão baixa e banda passante grande
-pequeno tamanho e peso
-imunidade a interferências
-isolação elétrica
-segurança do sinal
-matéria-prima abundante
As fibras ópticas tem sido uma alternativa superior aos satélites em sistemas de transmissão a longa distância caracterizados por um grande tráfego ponto-a-ponto. Por outro lado, em aplicações multiponto, como aplicações de difusão de TV, os satélites são a melhor alternativa. 
Desvantagens das Fibras Ópticas:
-fragilidade das fibras ópticas sem encapsulamento
-dificuldade de conexões das fibras ópticas
-acopladores tipo T com perdas muito grandes
-impossibilidade de alimentação remota de repetidores
-falta de padronização dos componentes ópticos
Instalação: 
Em razão das dimensões envolvidas, a instalação de fibras ópticas exige o uso de técnicas sofisticadas e de muita precisão, a fim de limitar as perdas de acoplamento. A junção ponto-a-ponto de dois ou mais segmentos de fibra óptica pode ser realizada de modo permanente através de emendas ou por meio de conectores mecânicos de precisão. As junções multiponto utilizam-se de acopladores de diversos tipos. 
Aplicações:
Os sistemas de transmissão por fibras ópticas podem ser classificados segundo algumas características básicas. Estas características estão associadas às aplicações dos sistemas ou à especificidade de alguma técnica, configuração ou dispositivo utilizado pelo sistema. Tipos de sistemas: 
-sistemas de comunicação
-sistemas sensores
-aplicações militares 
Redes Lan, Man, Wan e Wlan
LAN- Local Area Network
LAN (Local Area Network, ou Rede Local) é um sistema que interliga computadores em uma área de alcance bastante restrita. Em geral limita-se a prédios ou até mesmo prédios próximos. Quando as distâncias aumentam, são necessárias outras tecnologias, formando MANs (Metropolitans Area Network), no caso de espaço geográfico em uma mesma cidade, e WANs (Wide Area Network), em caso de redes de longo alcance.
As redes de computadores se tornaram presença necessária em quase todas as empresas do mundo, principalmente após a popularização da internet após a década de 1990. Possuem uma taxa de transmissão elevada, geralmente de 10, 100 e 1000 Mbps. Devido as distâncias, possuem uma pequena taxa de retardo, também possuem uma pequena taxa de erros. Um exemplo rápido e fácil são as chamadas Lan-Houses, onde todos os computadores estão interligados entre si, podendo assim distribuir os jogos/telas para todas as máquinas, tornando o jogo mais interessante aos frequentadores do lugar.
MAN- Metropolitan Area Network
MAN (Metropolitan Area Network): também conhecida como MAN é o nome dado às redes que ocupam o perímetro de uma cidade. São mais rápidas e permitem que empresas com filiais em bairros diferentes se conectem entre si.
A partir do momento que a internet atraiu uma audiência de massa, as operadoras de redes de TV a cabo, começaram a perceber que, com algumas mudanças no sistema, elas poderiam oferecer serviços da Internet de mão dupla em partes não utilizadas do espectro. A televisão a cabo não é a única MAN. Os desenvolvimentos mais recentes para acesso à internet de alta velocidade sem fio resultaram em outra MAN, que foi padronizada como IEEE 802.16.
WLANS- Wireless Local Area Network
WLANs: 
As redes locais sem fio (WLANs) constituem-se como uma alternativa às redes convencionais com fio, fornecendo as mesmas funcionalidades, mas de forma flexível, de fácil configuração e com boa conectividade em áreas prediais ou de campus. Dependendo da tecnologia utilizada, rádio freqüência ou infravermelho, e do receptor, as rede WLANs podem atingir distâncias de até 18 metros.
Sendo assim, as WLANs combinam a mobilidade do usuário com a conectividade a velocidades elevadas de até 155 Mbps, em alguns casos.
Como funcionam os WLANs:
Através da utilização portadoras de rádio ou infravermelho, as WLANs estabelecem a comunicação de dados entre os pontos da rede. Os dados são modulados na portadora de rádio e transmitidos através de ondas eletromagnéticas.
Múltiplas portadoras de rádio podem coexistir num mesmo meio, sem que uma interfira na outra. Para extrair os dados, o receptor sintoniza numa freqüência específica e rejeita as outras portadoras de freqüências diferentes.
Num ambiente típico, como o mostrado na Figura 1, o dispositivo transceptor (transmissor/receptor) ou ponto de acesso (access point) é conectado a uma rede local Ethernet convencional (com fio). Os pontos de acesso não apenas fornecem a comunicação com a rede convencional, como também intermediam o tráfego com os pontos de acesso vizinhos, num esquema de micro células com roaming semelhante a um sistema de telefonia celular.
Um grupo de empresas está coordenando o desenvolvimento do protocolo IAPP (Inter-Access Point Protocol), cujo objetivo é garantir a a interoperabilidade entre fabricantes fornecendo suporte a roaming através das células. O protocolo IAPP define como os pontos de acesso se comunicarão através do backbone da rede, controlando os dados de várias estações móveis.
WAN - Wide Area Network 
WAN - Wide Area Network. É uma rede de comunicação de dados que cobre uma área geográfica relativamente extensa e que oferece transmissão de dados provida por operadoras, como empresas de telefonia. 
As tecnologias WAN geralmente funcionam nas três primeiras camadas do modelo OSI: física, enlace e rede.
Os débitos disponíveis sobre um WAN resultam de uma arbitragem com o custo das ligações (que aumenta com a distância) e podem ser fracos. 
Os WAN funcionam graças swithcs que permitem “escolher” o trajeto mais adequado para atingir um nó da rede. 
Topologia de redes
A topologia refere-se ao "layout físico" e ao meio de conexão dos dispositivos na rede, ou seja, como estes estão conectados. Os pontos no meio onde são conectados recebem a denominação de nãs, sendo que estes nãs sempre estão associados a um endereço, para que possam ser reconhecidos pela rede. 
Várias são as estratégias de topologia, embora as variações sempre derivem de três topologias básicas que são as mais frequentemente empregadas:
Estrela
Estrela: 
Todas as conexões partem de um ponto central (concentrador), normalmente um hub ou switch. É o modelo mais utilizado atualmente.
Anel
Anel: 
Todos os computadores são conectados em um anel. É a topologia das redes Token Ring, popularizadas pela IBM nos anos 80. Hoje, esse modelo é mais utilizado em sistemas de automação industrial.
Barramento
Barramento:
Os computadores são conectados num sistema linear de cabeamento em sequência. Esse arranjo era usado nas primeiras gerações de redes Ethernet. Está sendo lentamente abandonado. 
Outros tipos
Árvore
A topologia em árvore é essencialmente uma série de barras interconectadas. Geralmente existe uma barra central onde outros ramos menores se conectam. Esta ligação é realizada através de derivadores e as conexões das estações realizadas do mesmo modo que no sistema de barra padrão.
Cuidados adicionais devem ser tomados nas redes em árvores, pois cada ramificação significa que o sinal deverá se propagar por dois caminhos diferentes. A menos que estes caminhos estejam perfeitamente casados, os sinais terão velocidades de propagação diferentes e refletira os sinais de diferente maneira. Em geral, redes em árvore vão trabalhar com taxa de transmissões menores do que as redes em barra comum, por estes motivos. 
Híbrida
É a topologia mais utilizada em grandes redes. Assim, adequa-se a topologia de rede em função do ambiente, compensando os custos, expansibilidade, flexibilidade e funcionalidade de cada segmento de rede.O exemplo acima mostra o diagrama simplificado de uma rede numa topologia mista. Muitas vezes acontecem demandas imediatas de conexões e a empresa não dispõe de recursos, naquele momento, para a aquisição de produtos adequados para a montagem da rede. Nestes casos, a administração de redes pode utilizar os equipamentos já disponíveis considerando as vantagens e desvantagens das topologias utilizadas. 
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