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Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 2 Olá, querido(a)s amigo(a)s, estudando bastante? Lembre-se disso!! Quantas pessoas não deixaram de chegar lá simplesmente porque olharam para baixo e pensaram que era mais fácil ficar no ponto em que estavam? A VIDA É MUITO MAIS RESISTÊNCIA DO QUE VELOCIDADE. Chegamos finalmente à penúltima aula do curso que tratará sobre Redes de Computadores. Desejo uma boa aula a todos. Força, estamos na reta final. Ao contrário da maioria que desanima, vamos à arrancada para a VITÓRIA! Agora é a hora de fazer a diferença e sair na frente dos concorrentes. Grande abraço, Profa Patrícia Lima Quintão Livro 1001 Questões Comentadas Cespe/2016 – 2ª edição-> NOVO! http://www.grupogen.com.br/1001-questoes-comentadas-de-informatica- cespe.html Livro Questões Comentadas FCC (Impresso ou digital => http://www.grupogen.com.br/catalogsearch/result/?q=inform%C3% A1tica+fcc). Instagram: @coachpatriciaquintao Facebook: http://www.facebook.com/professorapatriciaquintao (Todo dia com novas dicas, desafios e muito mais, espero vocês por lá para CURTIR a página e obter mais informações de qualidade!) Twitter: http://www.twitter.com/pquintao Aula 11 – Redes de Computadores Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 3 Sumário O Conceito de Rede............................................................................................................ 4 Componentes de uma Rede ........................................................................................... 5 Classificação das Redes Quanto à Dimensão ou Localização Geográfica . 7 Servidores x Clientes ...................................................................................................... 10 Tipos de Redes Quanto à Forma de Interação .................................................... 11 Como Funciona uma Rede (Modelo OSI e TCP/IP) ........................................... 12 Equipamentos de Interconexão de Redes ............................................................. 20 Como as Redes Enviam Dados .................................................................................... 24 Transmissão de Dados em uma Rede de Computadores ................................ 25 Comutação de Circuitos, de Mensagens e de Pacotes ..................................... 28 Projetando a Topologia ( Layout ) da Rede .......................................................... 29 Topologia Física x Topologia Lógica ........................................................................ 35 Meios de Transmissão .................................................................................................... 36 Tecnologias de Redes Locais Ethernet/Fast Ethernet/Gibabit Ethernet 43 Meios de transmissão não guiados – Transmissão sem fio ......................... 45 Redes Sem Fio (Wireless) ............................................................................................ 46 Endereçamento TCP/IP ................................................................................................. 51 Máscara de Sub-rede e Sub-redes ............................................................................ 52 Faixas de Endereços Que Têm Usos Específicos e Regras Especiais ......... 56 Broadcast e Multicast ..................................................................................................... 57 Utilização dos IPs da sub-rede ................................................................................... 57 Gateway e Default-Gateway ........................................................................................ 57 Endereçamento e Roteamento ................................................................................... 58 Cabeamento Estruturado .............................................................................................. 59 Autenticação e Login ...................................................................................................... 60 Resumo em Tópicos e Palavras-Chave -> Direto ao Ponto! .......................... 61 Lista de Questões Apresentadas na Aula .............................................................. 65 Referências Bibliográficas ............................................................................................ 89 Lista de Questões Apresentadas na Aula .............................................................. 90 Gabarito ................................................................................................................................ 98 Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 4 O Conceito de Rede A quantidade de informações que podem trafegar por um único computador é realmente imensa. Imagine, então, quando são vários computadores reunidos. Uma rede de computadores é uma estrutura física e lógica que se caracteriza por dois ou mais computadores interligados por quaisquer meios, capazes de trocar informações entre si, bem como compartilhar recursos de hardware e software. Figura. Uma rede de computadores. Segundo os autores mais conceituados, podemos dizer que “uma rede de computadores é um conjunto de módulos processadores (computadores), ligados por um sistema de comunicação, para permitir a troca de informações e o compartilhamento de recursos dos mais diversos fins”. A troca de informações caracteriza-se por qualquer envio ou recepção de sinais. O compartilhamento de recursos ocorre quando uma máquina pode utilizar partes do hardware de outras, como HD, CD-ROM, impressora, etc. Uma rede de computadores é a conexão de dois ou mais dispositivos (nós, como por exemplo: computadores, impressoras, switches, roteadores) que usam um conjunto de regras (os protocolos) em comum para compartilhar recursos (hardware, dados, mensagens). Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 5 Componentes de uma Rede Para que haja uma rede de computadores é necessário que existam, pelo menos, dois computadores e certos equipamentos capazes de conectá-los. A interligação pode ser realizada por cabos, fibra óptica, linha telefônica, ondas de rádio, sinais de satélite, entre outros. Na figura seguinte temos uma rede simples, com apenas três micros, mas que apresenta os componentes básicos que todas as redes possuem e que estaremos estudando a seguir. Figura - Componentes de uma Rede. Fonte: Torres (2001, p.19) Esses componentes são: o Servidor – É um micro ou dispositivo capaz de oferecer um recurso compartilhado para os usuários da rede. Exemplo: um servidor de arquivos. o Cliente – É um micro ou dispositivo que acessa os recursos fornecidos por um servidor e compartilhados na rede. Exemplos de sistemas operacionais para estações clientes: Windows XP Professional, Windows 7, etc. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintãowww.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 6 o Recurso – Qualquer coisa que possa ser oferecida pelos servidores e usada pelos clientes (usuários) da rede, como impressoras, arquivos, unidades de disco, acesso à internet, etc. Compartilhar significa permitir que outros computadores usem um determinado recurso, como a impressora citada no exemplo anterior, que pertence, fisicamente, somente a um micro, mas poderá ser utilizado por todos os demais. o Meio de transmissão – Um caminho usado para comunicação entre os nós da rede que transmitem os dados que serão trocados entre os diversos dispositivos. Inclui as tecnologias de cabo e sem cabo. o Placa de rede – Também chamada de NIC (Network Interface Card – Interface de rede) permite que os computadores consigam ser conectados em rede. A placa de rede possui um endereço próprio, que lhe é dado quando fabricada. Esse endereço é chamado Endereço MAC, mas pode ser citado como endereço Físico (Não é possível modificá-lo, ele vem armazenado numa memória ROM na placa de rede). Não há duas placas de rede com o mesmo endereço MAC (é como se fosse um Chassi da placa de rede). Hoje, já existem placas wireless, que podem ser internas ou externas. A tendência aponta que, cada vez mais, o Wi-Fi se integre aos dispositivos de acesso logo na linha de produção, dispensando as placas, os cartões e adaptadores que circulam na maioria das redes. o Hardware de rede – Eventualmente poderá ser necessário o uso de periféricos para efetuar ou melhorar a comunicação da rede. Na figura, ilustramos o uso de um hub, também chamado de concentrador. Switches, roteadores e access points1 são exemplos de outros periféricos que você poderá eventualmente encontrar. 1 Ponto de acesso: Principal componente de uma rede Wireless, pode ser encontrado em diversas opções de modelos (ex.: Linksys, D-Link, 3Com, Trendware, USRobotics e NetGear, por preços que começam na faixa de R$ 150,00. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 7 Como pode ser visto no exemplo da figura, temos vários computadores interligados e um deles está fisicamente conectado a uma impressora. Uma das vantagens da rede é que esta impressora poderá ser usada por todos os computadores dessa rede, numa ação conhecida como compartilhamento de impressora. o Protocolo – Regras para controlar a comunicação de todos os dispositivos de uma rede ao longo desse caminho. Dessa forma, os dados são trocados de acordo com um protocolo, como, por exemplo, o TCP/IP. É importante que você esteja bem familiarizado com os protocolos destacados na Aula 0, que, disparadamente, são os mais cobrados pela banca. Portanto, dediquem bastante atenção a eles! Principais Protocolos Descrição Porta Classificação das Redes Quanto à Dimensão ou Localização Geográfica PAN – Pessoal (Área de Trabalho) (Personal Area Network) Trata-se de uma rede de computadores pessoal - formada por nós (dispositivos conectados à rede, como computadores, telefones e PDAs) muito próximos uns dos outros e próximos a uma pessoa. LAN – (Prédio) (Local Area Network) Rede local. Usada tipicamente para interconectar computadores pessoais dentro de uma área geográfica pequena, tal como um escritório, um prédio ou um pequeno conjunto de prédios. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 8 Devido ao tamanho reduzido, as LANs possuem baixo tempo de atraso (retardo). Além disso, o pior tempo de transmissão em uma LAN é previamente conhecido. LANs tradicionais conectam-se a velocidades de 10 a 1000 Mbps. LANs mais modernas podem alcançar taxas de 10 Gbps. Essas taxas indicam a velocidade máxima com a qual os dados transitam na rede. CAN – (Condomínio) (Campus Area Network) Rede que usa ligações entre computadores localizados em áreas de edifícios ou prédios diferentes, como em campus universitários ou complexos industriais. Exemplo: Universidade. MAN – (Cidade) (Metropolitan Area Network) As MANs são redes que abrangem uma cidade. Normalmente são compostas por agrupamentos de LANs, em que há várias redes menores interligadas. WAN – (País, Continentes) Redes Remotas, Extensas, Geograficamente Distribuídas ou Wide Area Network) Esses termos são equivalentes e se referem a redes que abrangem uma grande área geográfica, como um país ou um continente. Devido à grande extensão, possuem taxa de transmissão menor, maior retardo e maior índice de erros de transmissão. Comparadas às redes de longa Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 9 Fonte: http://manuu92.files.wordpress.co m/2011/03/lan-man-wan.jpg distância, as redes locais se caracterizam por taxas de erros mais baixas e taxas de transmissão mais altas. A Internet é uma WAN, uma rede de redes de computadores de alcance mundial, que interliga milhões de dispositivos espalhados pelo mundo. Estes dispositivos são, em sua maioria, computadores pessoais, estações de trabalho, servidores, que armazenam e transmitem informações. Todos estes equipamentos são chamados de hospedeiros (hosts) ou sistemas terminais, que se utilizam de protocolos de comunicação para trocar informações e oferecer serviços aos usuários da rede. As redes WAN, normalmente, são gerenciadas por grandes provedores de serviços de internet (Internet Service Providers – ISP). Geralmente, essas redes envolvem serviços de alta velocidade e utilizam tecnologias que agregam serviços diferenciados, como telefonia, internet e vídeo. GAN – (Global) (Global Area Network) Coleção de redes de longa distância (não são MANs!) por todo o globo. Por exemplo, algumas empresas têm operações em diferentes países do mundo, e a interconexão de seus escritórios individuais constitui uma rede global. A seguir, destacamos outra nomenclatura já cobrada em prova na parte de classificação de redes: Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 10 SAN (Storage Area Network) => Rede exclusiva para armazenamento de dados. Servidores x Clientes O que é um Servidor? – Servidor é um sistema de computação que fornece serviços (Como serviços de impressão, armazenamento de banco de dados, etc.) a uma rede de computadores. – O termo servidor é largamente aplicado a computadores completos, embora um servidor possa equivaler a um software ou a partes de um sistema computacional, ou até mesmo a uma máquina que não seja necessariamente um computador, como, por exemplo, um Access Point. – Servidores dedicados oferecem apenas um tipo de serviço. Ex.: Servidor de impressão. – Servidores não dedicadosoferecem diversos tipos de serviço. Ex.: Servidor de Impressão e de Arquivos. – Os computadores que acessam os serviços de um servidor são chamados clientes. As redes que utilizam servidores são do tipo cliente-servidor. – A Internet utiliza o padrão cliente/servidor, guarde isso! Principais tipos de servidores: Servidor Web Responsável pelo armazenamento de páginas de um determinado site, requisitados pelos clientes através dos navegadores Web (browsers). Dependendo da função do site, um servidor de Web pode também tratar de tarefas adicionais, como: o Registro de estatísticas, o Segurança de manipulação e criptografia, o Servir imagens para outros sites (para imagens, mapas, etc.), o Gerenciador de conteúdo dinâmico, ou funções de Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 11 comércio eletrônico. Servidor de Arquivos Armazena arquivos de diversos usuários. Servidor de E-mail Responsável pelo armazenamento, envio e recebimento de mensagens de correio eletrônico. Servidor de Impressão Responsável por controlar pedidos de impressão de arquivos dos diversos clientes. Servidor de Banco de Dados Possui e manipula informações contidas em um banco de dados, como, por exemplo, um cadastro de usuários. Servidor Proxy Atua como um intermediador entre o usuário e a Internet. Usado para compartilhar uma conexão de Internet com vários computadores. Servidor de Imagens Tipo especial de servidor de banco de dados, especializado em armazenar imagens digitais. O que é um Cliente? Conhecidos também como estações de trabalho, os clientes servem de interface para os usuários acessarem as informações no servidor e rodarem aplicações locais. Tipos de Redes Quanto à Forma de Interação Com base na forma que os computadores em uma rede são configurados e como acessam as informações, as redes podem ser classificadas nos seguintes tipos: ponto-a-ponto (também chamadas de redes par-a-par ou peer-to-peer - P2P); cliente-servidor; rede híbrida. Redes Ponto-a-Ponto (Redes não hierarquizadas ou Grupo de Trabalho) Em uma rede ponto-a-ponto, NÃO há servidores dedicados e nem hierarquia entre os computadores. Cada computador pode funcionar tanto como cliente quanto como servidor, e geralmente não há um administrador responsável pela manutenção da rede. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 12 O usuário de cada computador determina se os dados armazenados no seu computador serão compartilhados na rede. Figura - Redes Ponto-a-Ponto Redes Cliente-Servidor Nesse caso, tem-se máquina centralizando os serviços que são oferecidos na rede para as demais estações. Essa máquina é um Servidor Dedicado, quando fornece apenas um serviço, ou ainda um Servidor Compartilhado, que fornece vários serviços em um mesmo dispositivo. Exemplo: servidor de Impressão; servidor de arquivos, etc. As máquinas que solicitam serviços são chamadas de CLIENTES, e as que fornecem serviços são chamadas de SERVIDORES. Figura - Rede Cliente-Servidor Rede Híbrida Combina o melhor dos 2 tipos anteriores! Como Funciona uma Rede (Modelo OSI e TCP/IP) O Modelo de Rede OSI Na década de 70, a ISO (International Organization for Standardization, ou Organização Internacional para Padronização, em português) formou um comitê Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 13 para desenvolver uma arquitetura mundial de comunicação de dados que permitisse a comunicação entre computadores de diferentes fabricantes. O modelo OSI (Open Systems Interconnection - Sistema aberto de Interconectividade) foi concluído em 1980 e aprovado em 1983, tanto pela ISO como pelo IEEE (Institute of Eletrical and Electronic Engineers). Atualmente, o modelo OSI é a base para quase todos os protocolos de dados atuais. Consiste em um modelo de sete camadas, cada uma representando um conjunto de regras específicas. Cabe a cada fabricante implementá-las em seus produtos e é o que tem sido feito. Com isto se garante a compatibilidade entre sistemas. No modelo de referência OSI, cada camada ilustra uma função particular da rede. Essa separação das funções da rede (divisão em camadas) oferece as seguintes vantagens: padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o suporte por parte de vários fabricantes; possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de software de rede; evita que as modificações em uma camada afetem as outras, possibilitando maior rapidez no seu desenvolvimento; decompõe as comunicações de rede em partes menores, facilitando sua aprendizagem e compreensão; o problema de transferir informações entre computadores é dividido em sete problemas menores e mais gerenciáveis no modelo de referência OSI. Cada um dos sete problemas menores é representado por sua própria camada no modelo. As sete camadas do modelo de referência OSI são: Para que você memorize os nomes das camadas do modelo OSI, aqui vai uma dica: lembre-se da palavra FERTSAA , com as iniciais de cada camada, que são: F->Física, E->Enlace, R->Rede, T->Transporte, S->Sessão, A->Apresentação, A->Aplicação (este Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 14 símbolo é para lembrá-lo de que a camada de aplicação está mais próxima do usuário final). Fácil, não é mesmo? Trabalhando através das camadas do modelo de referência OSI, você vai entender como os pacotes de dados trafegam por uma rede - desde os programas aplicativos (por exemplo, planilhas, documentos, etc.), através de um meio de rede (como cabos, etc.), até outros programas aplicativos localizados em um outro computador de uma rede, mesmo se o remetente e o destinatário tiverem tipos diferentes de rede - e que dispositivos operam em cada camada à medida que os pacotes de dados viajam através deles. Como resultado, você vai entender como solucionar problemas de rede que podem surgir durante o fluxo de um pacote de dados. Cada camada OSI, apesar de se comunicar com a camada adjacente, tem um conjunto de funções específicas que ela deve executar para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem a um destino em uma rede. A seguir, está uma breve descrição de cada camada no modelo de referência OSI como mostrado na figura a seguir. Para uma conexão de rede completa, os dados fluem da camada superior em um computador até as camadas inferiores, através do cabo, e retornam às sete camadas em um outro computador. A cada estágio do modelo ISO/OSI, os dados são “empacotados” com novas informações de controle relacionadas ao Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia LimaQuintão 17 Converte o endereço lógico em endereço físico para que os pacotes possam chegar corretamente ao destino. Funções Principais: Movimentar pacotes a partir de sua fonte original até seu destino através de um ou mais enlaces. Definir como dispositivos de rede descobrem uns aos outros e como os pacotes são roteados até seu destino final. Controle de congestionamento. 2 Enlace (vínculo) de dados Essa camada organiza os sinais brutos (zeros e uns) transferidos pela rede em unidades lógicas chamadas quadros (frames), identifica suas origens e destinos (endereços MAC) e corrige possíveis erros ocorridos durante a transmissão pelos meios físicos. O endereço MAC (endereço físico de 48 bits, que é gravado na memória ROM dos dispositivos de rede) é interpretado por equipamentos nessa camada. 1 Física Responsável pela transmissão das informações em sua forma bruta: sinais elétricos ou luminosos (ou seja, essa camada transmite os sinais ou bits entre as estações). É a camada mais baixa do modelo OSI (mais próxima da transmissão dos sinais). Trata das especificações de hardware e demais dispositivos de rede, incluindo cabos, conectores físicos, hubs, etc. e transmite fluxo de bits desestruturados por um meio. Quadro. Modelo OSI de sete camadas. Fonte: Livro de Questões Comentadas FCC – Profa Patrícia Quintão, com novas adaptações (2015) Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 18 Resumindo... Para a prova, é importante que você memorize os nomes das camadas do Modelo OSI, bem como o papel de cada uma delas no contexto do modelo. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 22 Hub Equipamento concentrador de conexões (Guarde isso!) que permite a ligação física de cabos provenientes de vários micros. Recebe sinais elétricos de um computador e os transmite a TODAS as portas por difusão (os sinais serão enviados a todas as demais máquinas - broadcast). Adequados para redes pequenas e/ou domésticas. É um equipamento da Camada 1 (Camada Física) do modelo OSI. Figura. Hub Switch Também chamado de comutador, é um dispositivo que externamente é semelhante ao HUB, mas internamente possui a capacidade de chaveamento ou comutação (switching), ou seja, consegue enviar um pacote (ou quadro se preferir) apenas ao destinatário correspondente. O switch faz uma comutação (ligação) entre as máquinas origem e destino, isolando as demais portas desse processo, podendo levar a informação da origem diretamente a um destino. Opera na Camada de Enlace (Camada 2) do Modelo OSI. Nota: o switch PODE usar broadcast (só usa quando precisa). Possui uma tabela de encaminhamento chamada Tabela MAC, em que está especificado a associação das máquinas às portas do switch. Figura. Switch Bridge (Ponte) É um repetidor inteligente, pois faz controle de fluxo de dados. Ela analisa os pacotes recebidos e verifica qual o destino. Se o destino for o trecho atual da rede, ela não Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 23 replica o pacote nos demais trechos, diminuindo a colisão e aumentando a segurança. Com a ponte é possível segmentar uma rede em "áreas" diferentes, com o objetivo de reduzir tráfegos. Essas áreas são chamadas domínios de colisão. Também, é capaz de traduzir os sinais entre duas tecnologias de redes locais diferentes. A ponte interliga segmentos de rede de arquiteturas diferentes e permite que eles se comuniquem normalmente (ex.: pode ser instalada ENTRE um segmento de rede Ethernet e um segmento Token Ring). Opera na Camada de Enlace (Camada 2) do modelo OSI. Access Point (Ponto de Acesso) É o equipamento central para onde todos os sinais de uma rede Wi-Fi do tipo infraestrutura serão mandados. Esse, por sua vez, retransmitirá os sinais para a rede, criando uma espécie de “área de cobertura” para os computadores. É um equipamento da Camada 2 (Camada de Enlace) do modelo OSI. Figura. Ponto de Acesso ao Centro Router (Roteador) Equipamento responsável pelo encaminhamento e roteamento de pacotes de comunicação em uma rede ou entre redes. Tipicamente, uma instituição, ao se conectar à Internet, deverá adquirir um roteador para conectar sua Rede Local (LAN) ao ponto da Internet. O roteador é um equipamento mais "inteligente" do que o switch, pois além de poder desempenhar a mesma função deste, também tem a capacidade de escolher a melhor rota que um determinado pacote de dados deve seguir para chegar em seu destino. Sabe o endereço de cada segmento, tendo a capacidade Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 24 de determinar qual o melhor caminho para envio de dados, além de filtrar o tráfego de broadcast. Na Internet, os roteadores trocam entre si tabelas de roteamento e informações sobre distância, permitindo a escolha do melhor caminho entre a origem e o destino da conexão. É um equipamento da Camada 3 (Camada de Rede) do modelo OSI. Figura. Roteador Gateway Dispositivo usado para interconectar duas redes totalmente distintas. Geralmente usados para conectar WANs a LANs. É o dispositivo na sua rede que se encarrega de "dar destino" a todas as comunicações de rede destinadas a endereços IP que não são da sua subrede. Um gateway só sabe lidar com endereços IP. O router (roteador) é um exemplo de gateway. Podem atuar em qualquer camada do modelo, geralmente atuam nas camadas mais altas do Modelo OSI (da Camada de Transporte até a Camada de Aplicação). Observação Quando se diz que um ativo atua NA Camada X, entenda que o mesmo atua ATÉ a Camada X, inclusas aí implicitamente as camadas inferiores. Como as Redes Enviam Dados Ressalta-se ainda que na rede não há a circulação de bytes isolados e sim de pacotes ou datagramas (nome técnico dado a um conjunto de bytes que trafega numa rede). Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 27 Nesse caso, teríamos C=5(5-1)/2=20/2=10 conexões. Imagine se tivéssemos centenas ou milhares de computadores, o número de conexões ficaria inviável! Ligação multiponto Cada extremidade da ligação pode conter mais de um nó, como no exemplo abaixo: Figura- Ligação multiponto –> várias máquinas são ligadas por um mesmo canal de comunicação Conexão Mista As estruturas mistas são tipos especiais de redes que enquadram características de dois tipos básicos (ponto-a-ponto e multiponto). Sua principal característica é provermaior complexidade e recursos. Quanto aos MODOS DE TRANSMISSÃO de dados temos a seguinte classificação: Assíncrono Nesse modo não há o estabelecimento de sincronia entre o transmissor e o receptor. Dessa forma, o transmissor deve avisar que vai iniciar uma transmissão enviando um bit, chamado de Start Bit. Quando termina a transmissão, o transmissor envia um bit de parada, o Stop Bit. Síncrono Nesse modo, a rede funciona baseada em um sinal de sincronização (sinal de clock). Como transmissores e receptores estão sincronizados ao clock da rede, a transmissão pode ser feita sem intervalos, sem que seja preciso indicar quando começa e quando termina a transmissão. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 28 Comutação de Circuitos, de Mensagens e de Pacotes Na Internet, as mensagens encaminhadas de um computador a outro são transmitidas por meio de um caminho (rota) definido pelo protocolo IP. Esse caminho passa pelos roteadores ou gateways que armazenam e encaminham as mensagens para outros roteadores até o destino final. É uma técnica conhecida como comutação. A função de comutação em uma rede de comunicação está relacionada à alocação dos recursos da rede (meios de transmissão, repetidores, sistemas intermediários, etc.) para a transmissão pelos diversos dispositivos conectados. As principais formas de comutação são denominadas: Comutação de Circuitos Pressupõe um caminho DEDICADO de comunicação entre duas estações. Um bom exemplo de comutação por circuito é a rede telefônica. É preciso estabelecer a comunicação (de modo físico mesmo) entre os dois pontos comunicantes para, depois, realizar a transmissão da voz. (Barrere, 2011) Comutação de Mensagens Na comutação de mensagens NÃO é necessário o estabelecimento de um caminho dedicado entre as estações. Ao invés disso, se uma estação deseja transmitir uma mensagem, ela adiciona o endereço de destino a essa mensagem que será então transmitida pela rede de nó em nó. Em cada nó, a mensagem inteira é recebida e o próximo caminho da rota é determinado com base no endereço contido na mensagem. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 29 (Barrere, 2011) Comutação de Pacotes É semelhante à comutação de mensagens, mas a diferença está no fato de que o tamanho da unidade de dados transmitida na comunicação de pacotes é limitado (acima do limite, deve-se quebrar em unidades menores – pacotes). Os pacotes de uma mesma mensagem podem estar em transmissão simultaneamente pela rede em diferentes enlaces, o que reduz o atraso de transmissão total de uma mensagem. Além disso, redes com tamanho de pacotes requerem nós de comutação com menor capacidade de armazenamento e os procedimentos de recuperação de erros para pacotes são mais eficientes do que para mensagens. (Barrere, 2011) Projetando a Topologia ( Layout ) da Rede A topologia refere-se ao layout, forma como as máquinas/cabos estarão dispostos na rede e como as informações irão trafegar nesse ambiente. A forma com que os cabos são conectados - a que genericamente chamamos topologia da rede - influenciará em diversos pontos considerados críticos, como flexibilidade, velocidade e segurança. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 30 Topologia de Rede em Barramento (ou Linear) Nessa topologia os computadores estão dispostos fisicamente de maneira que existe um meio de comunicação central por onde todos os dados da rede de computadores passam (todas as estações compartilham um mesmo cabo). Este meio é chamado de barra ou bus, sendo que todos os computadores estão ligados apenas a ele. Lembre-se: como um único cabo pode ser conectado a vários computadores simultaneamente, esta estrutura é possível de ser montada com cabos coaxiais e conectores BNC APENAS. Então, essa topologia utiliza cabo coaxial, que deverá possuir um terminador resistivo de 50 ohms em cada ponta, conforme ilustra a figura seguinte. Figura - Topologia em Barramento (ou Linear) O tamanho máximo do trecho da rede está limitado ao limite do cabo, 185 metros no caso do cabo coaxial fino. Este limite, entretanto, pode ser aumentado através de um periférico chamado repetidor, que na verdade é um amplificador de sinais. Topologia em Barramento Modo de conexão entre computadores de uma rede, em que cada um dos computadores é conectado a um cabo principal, conhecido como backbone (espinha dorsal). Para pequenas redes em escritórios ou mesmo em casa, a topologia linear usando cabo coaxial pode ser utilizada (se bem que, hoje em dia, não é tão comum encontrar mais esse tipo de rede!). Dentre as principais características da rede barramento cita-se: A rede funciona por difusão (broadcast), ou seja, uma mensagem enviada por um computador acaba, eletricamente, chegando a todos os computadores da rede. A mensagem em si é descartada por todos os computadores, com exceção daquele que possui o endereço idêntico ao endereço existente na mensagem. Baixo custo de implantação e manutenção, devido aos equipamentos necessários (basicamente placas de rede e cabos). Mesmo se uma das estações falhar, a rede continua funcionando normalmente, pois os computadores (na verdade, as placas de rede, ou interfaces de rede) se comportam de forma passiva, ou seja, o sinal elétrico é APENAS RECEBIDO pela placa em cada computador, e NÃO retransmitido por esta. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 31 Quanto mais computadores estiverem ligados à rede, pior será o desempenho (velocidade) da mesma (devido à grande quantidade de colisões). Como todas as estações compartilham um mesmo cabo, somente uma transação pode ser efetuada por vez, isto é, não há como mais de um micro transmitir dados por vez. Quando mais de uma estação tenta utilizar o cabo, há uma colisão de dados. Quando isto ocorre, a placa de rede espera um período aleatório de tempo até tentar transmitir o dado novamente. Caso ocorra uma nova colisão a placa de rede espera mais um pouco, até conseguir um espaço de tempo para conseguir transmitir o seu pacote de dados para a estação receptora. Sobrecarga de tráfego. Quanto mais estações forem conectadas ao cabo, mais lenta será a rede, já que haverá um maior número de colisões (lembre-se que sempre em que há uma colisão o micro tem de esperar até conseguir que o cabo esteja livre para uso), o que pode levar à diminuição ou à inviabilização da continuidade da comunicação. Outro grande problema na utilização da topologia linear é a instabilidade. Os terminadores resistivos são conectados às extremidades do cabo e são indispensáveis. Caso o cabo se desconecte em algum ponto (qualquer que seja ele), a rede "sai do ar", pois o cabo perderá a sua correta impedância (não haverá mais contato com o terminador resistivo), impedindo que comunicações sejam efetuadas- em outras palavras, a rede para de funcionar. Como o cabo coaxial é vítima de problemas constantes de mau-contato, a rede pode deixar de funcionar sem mais nem menos, principalmente em ambientes de trabalho tumultuados. Voltamos a enfatizar: basta que um dos conectores do cabo se solte para que todos os micros deixem de se comunicar com a rede. E, por fim, outro sério problema em relação a esse tipo de rede é a segurança. Na transmissão de um pacote de dados, todas as estações recebem esse pacote. No pacote, além dos dados, há um campo de identificação de endereço, contendo o número de nó4 de destino. Desta forma, somente a placa de rede da estação de destino captura o pacote de dados do cabo, pois está a ela endereçada. Se na rede você tiver duas placas com o mesmo número de nó, as duas captarão os pacotes destinados àquele número de nó. É impossível você em uma rede ter mais de uma placa com o mesmo número de nó, a não ser que uma placa tenha esse número alterado propositalmente por algum hacker com a intenção de ler pacotes de dados alheios. Apesar desse tipo de "pirataria" ser rara, já que demanda de um extremo conhecimento técnico, não é impossível de acontecer. Portanto, em redes nas quais segurança seja uma meta importante, a topologia linear NÃO deve ser utilizada. 4 Número de nó (node number) é um valor gravado na placa de rede de fábrica (é o número de série da placa). Teoricamente não existe no mundo duas placas de rede com o mesmo número de nó. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 32 Topologia em Anel (Ring) Na topologia em anel, as estações de trabalho formam um laço fechado (todos os computadores são ligados um ao outro diretamente – ligação ponto-a-ponto), conforme ilustra a figura seguinte. Os dados circulam no anel, passando de máquina em máquina, até retornar à sua origem. Todos os computadores estão ligados apenas a este anel (ring). Figura - Topologia em Anel Essa forma de ligação de computadores em rede NÃO é muito comum. As redes Anel são normalmente implementações lógicas, não físicas, ou seja: não é comum encontrar essas redes organizadas REALMENTE em anel, mas na sua maioria apenas funcionando assim (ou seja, é comum as redes serem, por exemplo, fisicamente estrela e logicamente anel – os micros ACHAM que estão em anel). O padrão mais conhecido de topologia em anel é o Token Ring (IEEE 802.5) da IBM. No caso do Token Ring, um pacote (token) fica circulando no anel, pegando dados das máquinas e distribuindo para o destino. Somente um dado pode ser transmitido por vez neste pacote. Pelo fato de cada computador ter igual acesso a uma ficha (token), nenhum computador pode monopolizar a rede. Quanto à topologia em anel, as principais características que podemos apontar são: Se um dos computadores falhar, toda a rede estará sujeita a falhar porque as placas de rede dos computadores funcionam como repetidores, ou seja, elas têm a função de receber o sinal elétrico e retransmiti-lo aos demais (possuem um comportamento ATIVO). Em outras palavras, quando uma estação (micro) recebe uma mensagem, ele verifica se ela (a mensagem) é direcionada para ele (o micro), se sim, a mensagem será assimilada (copiada para dentro do micro). Depois disso (sendo assimilada ou não) a mensagem é retransmitida para continuar circulando no Anel. A mensagem enviada por um dos computadores atravessa o anel todo, ou seja, quando um emissor envia um sinal, esse sinal passa por todos os computadores até o destinatário, que o copia e depois o reenvia, para que atravesse o restante do anel, em direção ao emissor. Apresenta um desempenho estável (velocidade constante), mesmo quando a quantidade de computadores ligados à rede é grande. As redes Anel, podem, teoricamente, permitir o tráfego de dados nas duas direções, mas normalmente são unidirecionais. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 33 Topologia em Estrela (Star ou Hub-and-Spoke) Esta é a topologia mais recomendada atualmente. Nela, todas as estações são conectadas a um periférico concentrador (hub ou switch), como ilustra a figura seguinte. Se uma rede está funcionando realmente como estrela, dois ou mais computadores podem transmitir seus sinais ao mesmo tempo (o que não acontece nas redes barra e anel). Figura - Topologia em Estrela As principais características a respeito da topologia em estrela que devemos conhecer são: Admite trabalhar em difusão, embora esse não seja seu modo cotidiano de trabalho. Ou seja, mesmo que na maioria das vezes não atue desta forma, as redes em estrela podem enviar sinais a todas as estações (envio por broadcast - ou por difusão). Todas as mensagens passam pelo Nó Central (Núcleo da rede). Uma falha numa estação (Micro) NÃO afeta a rede, pois as interfaces de rede também funcionam de forma PASSIVA. Ao contrário da topologia linear onde a rede inteira parava quando um trecho do cabo se rompia, na topologia em estrela apenas a estação conectada pelo cabo para. Uma falha no nó central faz a rede parar de funcionar, o que, por sinal, também é bastante óbvio! O funcionamento da topologia em estrela depende do periférico concentrador utilizado. Se o hub/switch central falhar, para toda a rede. Facilidade na implantação e manutenção: é fácil ampliar, melhorar, instalar e detectar defeitos em uma rede fisicamente em estrela. Neste caso, temos a grande vantagem de podermos aumentar o tamanho da rede sem a necessidade de pará-la. Na topologia linear, quando queremos aumentar o tamanho do cabo necessariamente devemos parar a rede, já que este procedimento envolve a remoção do terminador resistivo. A topologia em estrela é a mais fácil de todas as topologias para diagnosticar problemas de rede. Custa mais fazer a interconexão de cabos numa rede ligada em estrela, pois todos os cabos de rede têm de ser puxados para um ponto central, requisitando mais cabos do que outras topologias de rede. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 34 As redes fisicamente ligadas em estrela utilizam cabos de par trançado, conectores RJ- 45 (ou fibras ópticas) e Hubs ou Switches no centro da rede. Há muitas tecnologias de redes de computadores que usam conexão física em estrela, embora funcionem como barra ou anel. A grande maioria das redes atuais, mesmo as que funcionam de outras maneiras (Anel ou Barramento) são implementadas fisicamente em estrela, o que torna os processos de manutenção e expansão muito mais simplificados. Rede em Malha (Mesh) Utiliza vários segmentos de cabos. Oferece redundância e confiabilidade. Dispendiosa. Geralmente utilizada em conjunto com outras topologias. Representa uma das topologias mais tolerantes à falha, pois geralmente há vários caminhos entre cada par de nodos. ATENÇÃO! Quando a rede em malha conecta todos a todos, esta especificamente é conhecida pelo termo Full Mesh. Estrela Hierárquica ou Árvore (Tree) É o tipo de topologia de rede em que existem um ou mais concentradoresque ligam cada rede local e existe outro concentrador que interliga todos os outros concentradores. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 35 Topologia Física x Topologia Lógica As redes de computadores podem ser divididas em duas partes principais: parte física e lógica. o A topologia física indica a organização e disposição espacial do hardware da rede, organização essa conhecida como topologia física. o A topologia lógica abrange as regras que permitem aos componentes de hardware trabalharem adequadamente quando interligados; é a topologia lógica. Nem sempre há uma coincidência das topologias físicas e lógicas num equipamento. Como exemplo, vamos a uma rede em estrela, cujo elemento concentrador pode ser um hub ou switch: No caso da utilização de um hub, a topologia fisicamente será em estrela, porém logicamente ela continua sendo uma rede de topologia barramento (linear). o O hub é um periférico que repete para todas as suas portas os pacotes que chegam, assim como ocorre na topologia linear. Em outras palavras, se a estação 1 enviar um pacote de dados para a estação 2, todas as demais estações recebem esse mesmo pacote. Portanto, continua havendo problemas de colisão e disputa para ver qual estação utilizará o meio físico. Já no caso da utilização de um switch, a rede será tanto fisicamente quanto logicamente em estrela. o Este periférico tem a capacidade de analisar o cabeçalho de endereçamento dos pacotes de dados, enviando os dados diretamente ao destino, sem replicá-lo desnecessariamente para todas as suas portas. o Desta forma, se a estação 1 enviar um pacote de dados para a estação 2, somente esta recebe o pacote de dados. Isso faz com Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 36 que a rede torne-se mais segura e muito mais rápida, pois praticamente elimina problemas de colisão. Além disso, duas ou mais transmissões podem ser efetuadas simultaneamente, desde que tenham origem e destinos diferentes, o que não é possível quando utilizamos topologia linear ou topologia em estrela com hub. Meios de Transmissão Responsáveis pelo transporte dos sinais que representam os dados em uma rede. Eles transportam um fluxo bruto de bits de uma máquina para outra. Cada meio tem suas características de performance, custo, retardo e facilidade de instalação e manutenção. Conforme destaca Forouzan (2008), os meios de transmissão estão, na verdade, localizados abaixo da camada física e são diretamente controlados por ela. Figura. Meio de Transmissão e a Camada Física Fonte:Forouzan (2008, p. 191). Em telecomunicações, segundo Forouzan (2008), meios de transmissão são divididos em duas amplas categorias: guiados e não guiados. Figura. Classes de Meios de Transmissão Fonte:Forouzan (2008, p. 192). Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 37 **Meios de transmissão guiados Os meios de transmissão guiados abrangem os cabos e fios. Cabo Coaxial Apresenta um núcleo condutor central de fio torcido ou sólido (normalmente, cobre) envolto em um revestimento isolante que, por sua vez, é revestido por um condutor externo de folha de metal, uma capa ou uma combinação de ambos (Forouzan, 2008). Figura. Cabo Coaxial - Fonte:Forouzan (2008, p. 196). No passado esse era o tipo de cabo mais utilizado em LANs. Atualmente, por causa de suas desvantagens, está cada vez mais caindo em desuso, sendo, substituído pelo cabo de par trançado em LANs. Entre essas desvantagens está o problema de mau contato nos conectores utilizados, a difícil manipulação do cabo (como ele é rígido, dificulta a instalação em ambientes comerciais, por exemplo, passá-lo através de conduítes) e o problema da topologia. Para conectar cabos coaxiais a dispositivos, precisamos de conectores coaxiais. O tipo mais comum de conector utilizado atualmente é o conector BNC. Figura. Conectores BNC - Fonte:Forouzan (2008, p. 197). A topologia mais utilizada com esse cabo é a topologia linear (também chamada topologia em barramento) que faz com que a rede inteira saia do ar caso haja o rompimento ou mau contato de algum trecho do cabeamento da Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 39 Figura. Categorias de Cabos Coaxiais - Fonte:Forouzan (2008, p. 196). Cabo de Par Trançado (Twisted Pair) É um tipo de cabo constituído por um feixe de fios de cobre. É formado por pares de fios que se entrelaçam por toda a extensão do cabo, com o objetivo de cancelar as interferências eletromagnéticas de fontes externas e interferências mútuas (linha cruzada ou, em inglês, crosstalk) entre cabos vizinhos. Normalmente, existem conectores apropriados para cada tipo de cabo. No caso dos cabos de par trançado, o conector utilizado é chamado de RJ-45. Conector RJ-45 O RJ-45 é similar ao conector de linha telefônica, só que maior, com mais contatos. A propósito, o conector de linha telefônica se chama RJ-11. O RJ-45 é o conector apropriado para conectar um cabo de par trançado a placas e outros equipamentos de rede. Tipos de Cabos de Par Trançado Existem basicamente dois tipos de cabo par trançado: sem blindagem (UTP, Unshielded Twisted Pair) e com blindagem (STP, Shielded Twisted Pair). Figura. Cabos UTP (Par Trançado Sem Blindagem) e STP (Par Trançado com Blindagem) Fonte:Forouzan (2008, p. 194). Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 40 Conforme visto, a diferença óbvia é a existência de uma malha (blindagem) no cabo com blindagem, que ajuda a diminuir a interferência eletromagnética (EMI) e/ou interferência de frequência de rádio (RFI) e, com isso, aumentar a taxa de transferência obtida na prática. Você deve ter sempre em mente a existência da interferência eletromagnética em cabos UTP, principalmente se o cabo tiver de passar por fortes campos eletromagnéticos, especialmente motores e quadros de luz. É muito problemático passar cabos UTP muito próximos a geladeiras, condicionadores de ar e quadros de luz. O campo eletromagnético impedirá um correto funcionamento daquele trecho da rede. Se a rede for ser instalada em um parque industrial – em que a interferência é inevitável - outro tipo de cabo deve ser escolhido para a instalação da rede, como o próprio cabo coaxial ou a fibra ótica. Alguns autores já citam também os cabos FTP e SSTP, destacados a seguir: FTP (Foiled Twisted Pair) – utilizam a blindagem mais simples; SSTP (Screened Shielded Twisted Pair) – conjugam a blindagem individual dos pares a uma segunda blindagem externa. Cabo de Par Trançado Direto x Cruzado Ao utilizar o cabo de par trançado, você pode ter que utilizarum Cabo Direto (Straight-Pinning) ou um Cabo Cruzado (Cross-over). O Cabo Direto é utilizado toda vez que você fizer a ligação de um computador para um Hub ou Switch. Neste caso você deve utilizar um cabo conectorizado pino a pino nas duas pontas, obedecendo a codificação de cores 568A ou 568B, conforme a escolhida por você (todas as conexões deverão seguir o mesmo padrão). O Cabo Cruzado (cross-over) é utilizado toda vez que você fizer a interligação Hub-Switch, Hub-Hub ou Switch-Switch (deve haver apenas um cabo cruzado entre os equipamentos). (Importante) Assim, .... Para ligar um computador a um hub ou switch, utilizamos um cabo normal. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 42 Figura. Patch Panel A ligação dos blocos de distribuição citados aos hubs e/ou switches se dá através de patch cords. A utilização de patch panels confere melhor organização, maior flexibilidade e consequentemente, facilita a manutenção. Categorias de Cabo de Par Trançado Ao comprar um cabo de par trançado, é importante notar qual a sua CATEGORIA: cat1, cat2, cat3, cat4, cat5, cat5e, cat6, cat7. Existem várias padronizações relativas aos cabos UTP, sendo comumente utilizado o padrão de categorias EIA (Eletrical Industries Association). Via de regra, QUANTO MAIOR A CATEGORIA DO CABO, MAIOR A VELOCIDADE COM QUE ELE PODE TRANSPORTAR DADOS. Observações: o Cat 5: usado em redes Fast Ethernet em frequências de até 100 MHz com uma taxa de 100 Mbps. (CAT5 não é mais recomendado pela TIA/EIA). o Cat 5e: é uma melhoria da categoria 5. Pode ser usado para frequências até 125 MHz em redes 1000BASE-T gigabit ethernet. Ela foi criada com a nova revisão da norma EIA/TIA-568-B. (CAT5e é recomendado pela norma EIA/TIA-568-B). Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 43 o Cat 6: definido pela norma ANSI EIA/TIA-568-B-2.1 possui bitola 24 AWG e banda passante de até 250 MHz e pode ser usado em redes gigabit ethernet a velocidade de 1Gbps. (CAT6 é recomendado pela norma EIA/TIA- 568-B). o Cat 6a: é uma melhoria dos cabos CAT6. Cabos dessa categoria suportam até 500 MHz e podem ter até 55 metros no caso da rede ser de 10Gbps, caso contrário podem ter até 100 metros. Para que os cabos CAT 6a sofressem menos interferências os pares de fios são separados uns dos outros, o que aumentou o seu tamanho e os tornou menos flexíveis. Essa categoria de cabos tem os seus conectores específicos que ajudam a evitar interferências. o Cat 7: criado para permitir a criação de rede 10 gigabit Ethernet de 100m usando fio de cobre (apesar de atualmente esse tipo de rede esteja sendo usado pela rede CAT6). Cat 7 existe mas ainda não está oficialmente definida/fechada (ISO/IEC 11801). O grande "foco" do CAT 7 será na "blindagem" contra interferências e ruídos externos. Fonte: http://professor.ucg.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/14136/material/Redes%20Locais-Aula%2003- Cabeamento.pdf Tecnologias de Redes Locais Ethernet/Fast Ethernet/Gibabit Ethernet Com o objetivo de facilitar a interligação e a compatibilidade dos sistemas de comunicações, foram definidos padrões de redes de computadores, que envolvem a definição dos tipos de meios e os protocolos de acesso ao meio. As normas IEEE 802 são subdivididas em diversos padrões, sendo que a seguir exemplificamos alguns deles: 802.3 - Ethernet. 802.3u - Fast Ethernet. 802.3z - Gigabit Ethernet. 802.11 (a/b/g/n) - Redes Wireless. 802.15 - Wireless Personal Area Network (Bluetooth), etc. Cabeamento - Ethernet Mais popular em LANs. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 45 • A fibra multimodo tem o diâmetro maior permitindo o tráfego de vários pulsos, que vão ricocheteando no núcleo em ângulos diferentes. • A fibra modo único (ou monomodo) tem o diâmetro menor permitindo a propagação do pulso somente em linha reta. Essas fibras são mais caras que as multimodo, mas são muito utilizadas em longas distâncias. Principais características das fibras ópticas: • Os pulsos podem se propagar por muitos quilômetros sem sofrer praticamente nenhuma perda. • Menor atenuação do sinal: a distância de transmissão por fibra óptica é significativamente maior que a de qualquer outro meio de transmissão guiado. Um sinal pode percorrer 50 Km sem precisar de regeneração. No caso de cabos coaxiais ou de par trançado, precisamos de repetidores a cada 5 Km (Forouzan, 2008). • Imunidade a interferências eletromagnéticas: ruídos eletromagnéticos não são capazes de afetar os cabos de fibra óptica, o que lhe confere alto desempenho, mas o custo de instalação e manutenção é caro. As fibras ópticas têm baixa atenuação do sinal e índice de refração baixo relativamente ao meio em que se encontrem! • Dimensões e peso reduzidos. Suas dimensões reduzidas possibilitam expandir a estrutura de cabeamento sem que seja necessário aumentar os dutos de passagem dos cabos já existentes. • A transmissão é mais segura por não permitir (ou dificultar muito) a interceptação, aumentando a segurança contra escutas. • Entre as desvantagens no uso de fibra óptica: sua instalação e sua manutenção exigem mão-de-obra especializada, que não se encontra com facilidade; a propagação da luz é unidirecional; os cabos e interfaces são relativamente mais caros que outros meios de transmissão guiados (Forouzan, 2008). Meios de transmissão não guiados – Transmissão sem fio Os meios de transmissão de dados não guiados são os que envolvem o chamado espectro eletromagnético, permitindo o tráfego de dados sem fios. Transportam ondas eletromagnéticas sem o uso de um condutor físico! Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 46 Observe que os meios não guiados são os meios de transmissão sem fio, em que há a propagação de ondas eletromagnéticas através do espaço. Assim, nestes meios de transmissão a previsibilidade é muito MENOR, já que não temos controle do meio de transmissão. Fique ligado, já caiu em prova!! A atenuação do sinal é menos previsível em meios não guiados em comparação com os meios guiados! Podemos dividir a transmissão sem fio em três grandes grupos: • ondas de rádio (ondas que vão de 3 kHz a 1 GHz), • microondas (ondas que vão de 1 a 300 GHz) e • ondas infravermelhas (com frequências que vão de 300 GHz aos 400 THz). Redes Sem Fio (Wireless) A transmissão em uma rede sem fio é feita através de ondas eletromagnéticas, que se propagam pelo ar e podem cobrir áreas na casa das centenas de metros. Classificação das redes sem fio (Redes Wireless) WPAN (Wireless Personal Area Network, Padrão IEEE 802.15) Trata-se de uma rede de computadores pessoal - formada por nós (dispositivos conectados à rede, como computadores, telefones e PDAs) muito próximos uns dos outros e próximos a uma pessoa. O termo PAN ébem novo, surgiu em função das novas tecnologias sem fio, como o bluetooth, que permitem a ligação de vários equipamentos que estejam separados por poucos metros. Esse tipo de rede é ideal para eliminar os cabos usualmente utilizados para interligar teclados, impressoras, telefones móveis, agendas eletrônicas, computadores de mão, câmeras fotográficas digitais, mouses e outros. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 47 Figura – Exemplo de uma Rede WPAN WLAN (Wireless Local Area Network), Padrão IEEE 802.11 É uma rede local sem fios com conexão à Internet, geralmente utilizada em escritórios, faculdades, aeroportos, entre outros locais. WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), Padrão IEEE 802.20 - 3G/4G As redes metropolitanas sem fios são utilizadas para a conexão de uma cidade, ou até mesmo em áreas um pouco menores como universidades. WWAN(Wireless Wide Area Network), Padrão IEEE 802.16 - WiMAX Nesta encontramos as redes sem fios de grandes extensões, ou seja, de área geográfica de dimensões maiores, como um país, ou mesmo o mundo inteiro. Figura. Redes Wireless Nomenclatura dos principais componentes de uma rede sem fio STA (Wireless LAN Stations) São os diversos clientes da rede. AP (Access Points) – Pontos de Acesso É o nó que coordena a comunicação entre as STAs dentro da BSS (conjunto de serviços básicos de uma célula -Área coberta por um AP). Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 48 Funciona como uma ponte (bridge) de comunicação entre a rede sem fio e a rede convencional. DS (Distribution System) Corresponde ao backbone da WLAN, realizando a comunicação entre os APs. Tipos de Dispositivos em Redes Sem Fio Estações o Dispositivo compatível com interface e MAC 802.11. o Micros, notebooks, PDAs, etc. Access Points (APs) o Sistema de distribuição para estações associadas. o Centraliza a comunicação. o Também chamado de concentrador. Routers Incorporam funções de switch, roteador, AP e às vezes modem ADSL Métodos de Acesso ao Meio CSMA/CD (Collision Detection - Detecção de Colisão) Nesse caso, o dispositivo monitora o meio para verificar a presença de sinal de dados. Se um sinal de dados está ausente, indicando que o meio está livre, o dispositivo transmite os dados. Se são detectados sinais que mostram que um outro dispositivo estava transmitindo ao mesmo tempo, todos os dispositivos param de enviar e tentam novamente mais tarde (CISCO, 2010). Esse método é usado pelas tecnologias de rede Ethernet. CSMA/CA (Collision Avoidance - Prevenção de Colisão) Cisco (2010) destaca que no CSMA/CA o dispositivo examina o meio para verificar a presença de sinal de dados. Se estiver livre, o dispositivo envia uma notificação através do meio com sua intenção de usá-lo. O dispositivo então envia os dados. Esse método é usado pelas tecnologias de rede sem fio 802.11. Modos de Operação das Redes Wi-FI O padrão 802.11 possui dois modos de operação, que são: Ad-hoc: nesse caso, temos uma comunicação ponto-a-ponto, e cada dispositivo de rede pode se comunicar diretamente com o outro, sem a necessidade de uma estação base. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 51 comunicar com os outros padrões citados. 802.11n Utiliza tecnologia MIMO (Multiple Input/Multiple Output), frequências de 2,4 GHz e/ou 5 GHz (compatível portanto com 802.11b e 802.11g e teoricamente com 802.11a) Diversos fluxos de transmissão: 2x2, 2x3, 3x3,4x4. Velocidade nominal subiu de 54 para 300 Mbps (600 Mbps nos APs 4x4, capazes de transmitir 4 fluxos simultâneos. 20 MHz ou 40 MHz Padrão recente e que está fazendo grande sucesso. A literatura já cita um novo padrão a caminho, o 802.11ac, prometendo velocidades em torno de 1Gbps, largura de banda de 160MHz e multi-user MIMO. Fique ligado, já caiu em prova! A taxa máxima de transmissão de dados no padrão IEEE 802.11b é de 11 Mbps, e o acesso ao meio é do tipo CSMA/CA. Endereçamento TCP/IP Em uma rede TCP/IP, cada placa de rede existente, em cada computador, é identificada por um número, chamado endereço IP. Esse endereço IP consiste em conjuntos de 8 bits, chamados por isso de octetos. O padrão mais utilizado atualmente é o IPV4, onde trabalharemos com 4 conjuntos de 8 bits (4 octetos). Os octetos, quando representados, são separados por pontos. Veja abaixo dois exemplos de endereço IP: 0 0 0 0 1 0 1 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 10 0 0 . 1 1 1 1 1 1 1 1 . 1 0 0 0 1 1 1 0 . 0 0 0 0 1 0 1 0 Na verdade, a forma mais usual de representação do endereço IP é em números decimais. Dessa forma, podemos transformar os endereços acima nos endereços seguintes, respectivamente: 10.0.0.1 Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 54 Vejamos abaixo: Endereço IP: 200.255.142.10 Máscara de sub-rede 255.255.255.0 Octeto 200 com máscara 255- designa rede Octeto 255 com máscara 255- designa rede Octeto 142 com máscara 255- designa rede Octeto 10 com máscara 0- designa host Sendo assim, a fração 200.255.142 serve para designar a sub-rede a qual o micro (host) pertence, e a fração 10 designa o número do host dentro da sub- rede. É norma manter os 4 octetos para designar rede ou host, completando com 0 os espaços vagos. Assim, ainda no exemplo anterior, estamos falando da rede 200.255.142.0 e do host 0.0.0.10. Apenas para fixarmos o conhecimento, vamos dar exemplos de endereços IP diversos, juntamente com sua máscara de rede e a correta interpretação: Endereço IP 10 . 10 . 20. 50 Máscara de sub-rede 255. 0 . 0. 0 Sub-rede 10 . 0 . 0. 0 Host 0 . 10 . 20.50 Endereço IP 14 . 120. 210.150 Máscara de sub-rede 255. 0 . 0. 0 Sub-rede 14. 0 . 0. 0 Host 0 . 120 . 210.150 Endereço IP 143. 10 . 20. 50 Máscara de sub-rede 255. 255. 0. 0 Sub-rede 143. 10 . 0. 0 Host 0 . 0 . 20.50 É importante saber que sub-redes diferentes não se enxergam, a não ser que utilizemos um recurso chamado roteamento de rede. Sendo assim, se a máscara do meu host for 255.255.255.0 e o meu endereço IP for 210.15.5.5, somente outra máquina com máscara 255.255.255.0 e endereço IP 210.15.5.x enxergará a minha máquina, por pertencerem à mesma sub-rede, a não ser que haja o roteamento. NOTA A máscara de sub-rede usa o mesmo formato de um endereço IP. A única diferença é que ela usa o binário 1 em todos os bits que especificam o campo de rede. A máscara de sub-rede informa ao dispositivo quais octetos de um endereço IP devem ser observados quando da comparação com o endereço de destino do pacote. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentadosp/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 57 Ao implantar uma intranet, utilize uma dessas faixas. Isso dará um certo grau de segurança. Broadcast e Multicast Broadcast é o envio de informações em massa. Basicamente, quando um pacote é enviado e ele passa por todos os hosts da sub-rede, esse tráfego é chamado de broadcast. O broadcast controlado, enviado apenas para alguns pontos da rede, é denominado multicast. O último endereço possível em uma sub-rede é denominado endereço de broadcast, pois o sistema sabe que ele é o limite máximo da sub-rede. Utilização dos IPs da sub-rede O IP inicial de uma sub-rede, bem como o final, não podem ser utilizados para numerar páginas, pois representam a sub-rede e o seu broadcast. Assim, em uma sub-rede 200.244.23.0, com máscara 255.255.255.0, notamos o seguinte: Faixa possível: de 200.244.23.0 a 200.244.23.255 Endereço de sub-rede: 200.244.23.0 Endereço de broadcast: 200. 244.23.255 Faixa utilizável: de 200.244.23.1 a 200.244.23.254 Gateway e Default-Gateway Gateway é um nome técnico que designa um roteador de rede. O principal roteador de uma rede é o default gateway. A sua função é procurar outras sub-redes por máquinas requisitadas mas que não pertençam a sub-rede. Exemplo: Sub-rede: 10.0.0.0 Default Gateway: 10.20.2.5 Máquina requisitada: 172.10.20.20 Máquina requisitante: 10.0.0.10 Como a máquina requisitada não pertence à sub-rede, a máquina requisitante contactará o default gateway da sub-rede, que tentará buscar, na sub-rede 172.10.0.0, a máquina requisitada. É óbvio que, por ser gateway (roteador), a máquina 10.20.2.5 tem que ter ligação com a rede 172.10.0.0. Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 58 Endereçamento e Roteamento Em uma rede TCP/IP, cada computador (ou melhor, cada placa de rede, caso o computador possua mais do que uma) possui um endereço numérico formado por 4 octetos (4 bytes), geralmente escritos na forma w.x.y.z. Além deste Endereço IP, cada computador possui uma máscara de rede (network mask ou subnet mask), que é um número do mesmo tipo mas com a restrição de que ele deve começar por uma sequência contínua de bits em 1, seguida por uma sequência contínua de bits em zero. Ou seja, a máscara de rede pode ser um número como 11111111.11111111.00000000.00000000 (255.255.0.0), mas nunca um número como 11111111.11111111.00000111.00000000 (255.255.7.0). A máscara de rede serve para quebrar um endereço IP em um endereço de rede e um endereço de host. Todos os computadores em uma mesma rede local (fisicamente falando, por exemplo, um mesmo barramento Ethernet) devem ter o mesmo endereço de rede, e cada um deve ter um endereço de host diferente. Tomando-se o endereço IP como um todo, cada computador em uma rede TCP/IP (inclusive em toda a Internet) possui um endereço IP único e exclusivo. O InterNIC controla todos os endereços IP em uso ou livres na Internet, para evitar duplicações, e reserva certas faixas de endereços chamadas de endereços privativos para serem usados em redes que não irão se conectar diretamente na Internet. Quando o IP recebe um pacote para ser enviado pela rede, ele quebra o endereço destino utilizado a máscara de rede do computador e compara o endereço de rede do destino com o endereço de rede dele mesmo. Se os endereços de rede forem iguais, isto significa que a mensagem será enviada para um outro computador na mesma rede local, então o pacote é repassado para o protocolo de enlace apropriado (em geral o Ethernet). Se os endereços forem diferentes, o IP envia o pacote para o default gateway, que é nada mais do que o equipamento que fornece a conexão da rede local com outras redes. Este equipamento pode ser um roteador dedicado ou pode ser um servidor com múltiplas placas de rede, e se encarrega de encaminhar o pacote para a rede local onde está o endereço IP do destino. É importante que o endereço IP do default gateway esteja na mesma subnet da máquina sendo configurada, caso contrário ela não terá como enviar pacotes para o default gateway e assim só poderá se comunicar com outros hosts na mesma subnet. Resumindo, um computador qualquer em uma rede TCP/IP deve ser configurado com pelo menos estes três parâmetros: o seu endereço IP Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 59 exclusivo, a sua máscara de rede (que deve ser a mesma utilizada pelos demais computadores na mesma LAN) e o endereço IP do default gateway. Cabeamento Estruturado Cabeamento estruturado é a disciplina que estuda a disposição organizada e padronizada de conectores e meios de transmissão para redes de informática e telefonia, de modo a tornar a infraestrutura de cabos independente do tipo de aplicação e do layout. Uma das normas mais conhecidas com relação a esse assunto é a ANSI TIA/EIA-568-B, cujo objetivo é estabelecer um padrão genérico de cabeamento de telecomunicações para prédios comerciais, que pode ser aplicado para equipamentos de redes de diversos tipos e fabricantes. A norma estabelece os seguintes elementos na estrutura de cabeamento: a) Cabeamento horizontal: conexão que vai da área de trabalho até os conectores que ficam na sala de telecomunicações. A topologia a ser usada deve ser em estrela e a distância máxima do cabeamento horizontal até a área de trabalho é de 90m. Podem ser usados cabos de par trançado (UTP ou ScTP) ou duas fibras ópticas multímodo para cada conector. b) Cabeamento do backbone: interliga os diversos armários de telecomunicações com as salas de equipamentos e as entradas das instalações. Deve ser replanejada periodicamente para atender as necessidades do edifício entre 3 e 10 anos. c) Área de serviço: área que fica entre os conectores e a estação de trabalho. d) Armários de telecomunicações: responsável pelo armazenamento dos equipamentos de conexão tanto do cabeamento horizontal, como do backbone. e) Salas de equipamentos: normalmente, armazena os conectores principais e os cabeamentos intermediários da infraestrutura. f) Entrada das instalações: interliga a sala de equipamentos com a rede externa do edifício. Nessa área, são colocados os equipamentos de ligação direta com a rede externa, além dos equipamentos para delimitação e proteção da rede (ex: firewalls); e g) Administração do sistema (regulado pela norma ANSI TIA/EIA-606). Noções de Informática em Teoria e Exercícios Comentados p/ TRE/PE – Turma: 12 – Foco: Cespe e Similares Aula 11 – Redes - Profa. Patrícia Quintão www.pontodosconcursos.com.br | Profa. Patrícia Lima Quintão 60 1- Entrada do Edifício 2 - Sala de Equipamentos 3 - Cabeamento do Backbone 4 - Armário de Telecomunicações 5 - Cabeamento Horizontal 6 - Área de Trabalho Autenticação e Login Logon: Procedimento de abertura de sessão de trabalho em um computador. Normalmente, consiste em fornecer para o computador um username (também chamado de login) e uma senha, que passarão por um processo de validação. Login/Username/ID: Identificação de um usuário para um computador, ou seja, o nome pelo qual o sistema operacional
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