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Redes de Computadores Tipificação de Redes Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Profa. Ms. Simome Cristina Gonçalves Vianna Molitor Revisão Textual: Profa. Esp. Gislene Teresinha Rocha Delgado de Carvalho 5 u n i d a d e Tipificação de Redes3 Orientações de Estudo Esta unidade tem como principal objetivo prepará-lo parra identificar as redes de computadores, seja por seu tamanho, pela maneira com que transmitem e recebem informações, por sua disposição física, pela hierarquia existente entre seus dispositivos etc. Saber identificar os tipos de redes é importante para administrar essas redes, para solucionar eventuais problemas, para garantir seu crescimento e tantas outras ações. O material teórico, ora apresentado por esta unidade, traz apenas as formas de classificação das redes mais referenciadas. Contudo, no decorrer da realização desta disciplina você será levado a conhecer outras tipificações. Assim, vale recorrer a outras fontes de pesquisa como livros ou artigos científicos. Caso decida utilizar a internet para fazer suas pesquisas, você deve estar consciente de que, provavelmente, terá acesso a milhares de informações sobre o assunto pesquisado. É importante saber selecionar informações confiáveis que o ajudem a conhecer correta e verdadeiramente aquilo que você procura. Ao aparecer o resultado de sua busca, procure sites de instituições reconhecidas e confiáveis como, por exemplo, sites governamentais, de universidades, de bases de dados científicas etc. Dê mais atenção, também, às dicas, indicações de curiosidades, diálogos e ideias que fazem parte do material teórico. Esses recursos não são empregados à toa e visam potencializar sua aprendizagem. Não os despreze. 6 Unidade: Tipificação de Redes Contextualização As redes de computadores são, em geral, referidas de diversas formas. É comum ouvir dizer: “Eu utilizo uma rede de par trançado azulzinho”; “Configurei uma rede wireless lá em casa”; “O roteador do meu provedor está ligado na porta WAN do meu equipamento” ou, ainda, “Para montar uma rede você precisa ligar todos os computadores nas portas LAN do seu switch”. Pelo exposto, é possível perceber que os usuários de redes de computadores utilizam termos que são próprios dessa área, todavia, muitos sequer conhecem o significado destes, a exemplo dos termos par trançado, wireless, roteador, hub, switch, LAN, WAN, cliente/server, barramento etc. E você? Conhece o significado de todos estes termos? Sabe classificar as redes a partir deles? Está na hora de conhecer estes e outros termos utilizados para tipificar as redes de computadores. 7 Tipos de redes Uma mesma rede pode ser dita como de diversos tipos. Tudo depende daquilo que nela está sendo referido para estabelecer sua tipificação (classificação por tipos). Ela pode, por exemplo, ser classificada: 1) por seu meio físico de transmissão em par-trançado; 2) por sua tecnologia de transmissão de enlaces de broadcast; 3) por seu formato físico em estrela; 4) por sua escala (tamanho ou abrangência) etc. Observe, por exemplo, a figura 1. Nesta, temos uma rede local constituída de par trançado e organizada no formato estrela. Figura 1 - Rede local de par trançado Ao analisar a figura 1, minuciosamente, examinando todos os seus detalhes, é possível questionar: O quê, nesta �gura, diz que essa rede é uma rede local? O quê, nesta �gura, diz que essa rede é constituída de par trançado? O quê, nesta �gura, diz que essa rede tem topologia em estrela? Pelo exposto, acredito que você já deve ter compreendido que não existe nenhuma tipificação (ou taxonomia) de aceitação geral na qual todas as redes de computadores se encaixam. Contudo, segundo Tanembaum (2011), duas formas de classificação se destacam das demais por sua escala (tamanho ou abrangência) e por sua tecnologia de transmissão. Vale destacar, ainda, outra forma muito empregada para classificar as redes, por sua topologia física e/ou lógica. 8 Unidade: Tipificação de Redes Dizer que uma rede é do tipo LAN ou WAN, significa referi-la em função de sua escala (tamanho ou abrangência). Dizer que uma rede tem enlaces ponto a ponto ou tem enlaces de broadcast, significa referi-la em função de sua tecnologia de transmissão. Dizer que uma rede está fisicamente organizada/disposta no formato estrela, significa referi-la em função de sua topologia física. Dialogando Vamos estudar um pouco mais sobre as formas de classificação de uma rede? Iniciemos o estudo por sua escala. Escala (tamanho ou abrangência) de uma rede Escala não é um termo habitualmente empregado pelos usuários finais de uma rede de computadores e nem tão óbvio até mesmo para os profissionais dessa área, sobretudo, se o compararmos, por exemplo, a termos como tamanho, abrangência ou distância. Por isso, a partir de agora, para facilitar a compreensão acerca dessa forma de classificação das redes, vamos utilizar a expressão, tamanho de uma rede, ao invés de escala ou abrangência de uma rede. Os acrônimos mais comuns utilizados para definir o tamanho de uma rede são LAN, MAN e WAN, embora existam outros como, por exemplo, WLAN, PAN, CAN etc. Nesta unidade, nos concentraremos, principalmente, nas redes LAN, WAN e MAN, uma vez que as explicações feitas a partir destas se aplicam a redes de outros tamanhos. LAN - Local Area Network Uma LAN é uma rede que opera dentro de um único local como, por exemplo, em uma residência, numa sala de escritório, num galpão de fábrica, num campus universitário, num armazém etc. As LANs, em geral, são chamadas de Redes Locais, interconectam computadores que estão, relativamente, próximos uns aos outros e que desejam compartilhar recursos (impressoras, scanners, câmeras de monitoramento, multifuncionais, TVs, DVDs, telefones etc) e trocar informações. Dessa maneira, diz-se que tais recursos e informações estão contidos dentro de um único segmento de rede, assim como mostra a figura 2. Não há interconexão, por exemplo, entre computadores de uma determinada LAN com outros, de outras LANs. Figura 2 – LANs das Empresas X, Y e Z 9 WAN - Wide Area Network A WAN ou Rede de Longa Distância abrange uma imensa área geográfica. Pode, até mesmo, atravessar países e continentes. Quando se fala em WAN é comum pensarmos em Internet e isto é verdade. Contudo, aqui, vamos nos concentrar em uma WAN como uma rede que interconecta matriz e filiais de uma empresa, espalhadas geograficamente pelos estados de São Paulo (SP), Rio de Janeiro (RJ) e na cidade de Belo Horizonte (BH). Na figura 3 temos uma WAN que interconecta LANs geograficamente distantes, sendo elas: LANSP, LANRJ e LANBH. Figura 3 - Rede WAN MAN - Metropolitan Area Network A MAN ou Rede Metropolitana tem abrangência bem maior que uma LAN. Seu tamanho pode alcançar uma cidade inteira, dependendo da dimensão territorial desta cidade. Apesar de sua maior extensão uma MAN não é capaz de alcançar os limites de uma WAN. O caso mais conhecido de uma MAN é a rede metropolitana de televisão a cabo disponível em muitas cidades. Figura 4 – Rede MAN 10 Unidade: Tipificação de Redes Pelo exposto, vimos que uma rede de computadores pode ser classificada de acordo com o seu alcance geográfico ou, simplesmente, tamanho, termo que escolhemos usar, lembra-se? No entanto, vale ressaltar que a classificação de uma rede de computadores não se faz única e exclusivamente em função de seu tamanho, mas, também, dos elementos que a compõem. Você Sabia? Escala, tamanho, abrangência ou distância de uma rede, não importa o termo empregado, é uma medida importante para a classificação das redes, uma vez que diferentes soluções e, consequentemente, diferentes produtos ou equipamentos são empregados em função de sua dimensão física Tecnologia de TransmissãoEm termos gerais, dois tipos de tecnologias de transmissão são fortemente empregadas nos dias atuais: as redes com tecnologia de transmissão por enlaces ponto a ponto e as redes com tecnologia de transmissão por enlaces de broadcast. Antes de nos aprofundarmos em questões mais específicas acerca dessa forma de classificação das redes, importa, aqui, compreender o significado da palavra enlace que, em sentido amplo, quer dizer união, junção, ligação, link, isto é, uma conexão. Quando se fala em tecnologia de transmissão, um enlace ponto a ponto é aquele que conecta entre si apenas dois pontos (nós). Num enlace como esse, há apenas dois nós, um em cada uma de suas extremidades, como mostra a figura 5. Figura 5 - Enlace ponto a ponto A Nó Nó enlace B Atenção Um nó é uma forma geral de nomear diferentes dispositivos que podem vir a ser empregados, tais como modems, comutadores, roteadores, antenas de rádio, computadores pessoais etc. 11 Grandes redes ponto a ponto são formadas de vários enlaces ponto a ponto. Elas conectam pares individuais de nós como mostra a figura 6. Para ir da origem ao destino, aquilo que “viaja” por redes como essas talvez tenha de passar por um ou mais nós intermediários até alcançar seu nó destino. Figura 6 – Rede ponto a ponto A D E B C Uma vez compreendido o que significam os enlaces ponto a ponto, vamos aos enlaces de broadcast. Enlaces de broadcast são aqueles cujo canal de comunicação pode ser compartilhado por vários nós. Nesse caso, ressalta-se, poderão existir mais de dois nós compartilhando esse canal, assim como o ilustrado na figura 7. Figura 7 - Rede com enlaces de broadcast C D E A B Nó Nó Nó Nó Canal de comunicaçãoNó Ainda com base na figura 7, é importante entender que se o nó A (origem) transmitir uma mensagem para o nó E (destino), por exemplo, todos os outros nós (B, C e D) receberão a mensagem enviada pelo nó A, em outras palavras, haverá uma difusão do transmitido. Todavia, receber essa mensagem não significa, obrigatoriamente, processá-la. Neste exemplo, os nós B, C, D e E receberão a mensagem enviada por A, contudo, apenas o nó E é que irá processá-la, uma vez que ele, neste exemplo, é o nó destino. Redes que fazem uso dessa tecnologia de transmissão são também conhecidas como redes de difusão. Esse princípio de funcionamento vai ao encontro do sentido original do termo broadscat que quer dizer transmissão para um público de um programa de rádio ou TV, o que, nesse caso, corresponde ao termo radiodifusão em português. 12 Unidade: Tipificação de Redes Radiodifusã o quer dizer “(lat radiu+difusão ) sf Emissão e transmissão de notícias, pro- gramas cultu rais, música etc. por meio de ondas radi oel- étricas; rad iocomunicaç ão” (MICHAELI S, p.652). A palavra radiodifusão tem origem no latim radiu associado à palavra diffusione, também de mesma origem. Em português, a palavra rádio dispensa explicações, contudo, o mesmo não acontece com difusão que significa “(lat diffusione) sf Dispersão, espalhamento. 2 Irradiação de uma estação de rádio. 3 Divulgação, propagação” (MICHAELIS, p. 263). Na terceira edição de sua obra intitulada Redes de Computadores, Tanembaum traz excelente analogia para facilitar o entendimento do termo broadcast quando associado à transmissão de dados em redes de difusão. Nesta, escreve: “Para que você possa entender como isto funciona, imagine uma pessoa gritando no final do corredor que leva a uma série de salas: “Watson, cadê você?” Embora o pacote possa ser recebido (ouvido) por muitas pessoas, apenas Watson responderá. As outras pessoas vão ignorá-lo. O mesmo acontece quando o locutor do aeroporto pede para que os passageiros do vôo 644 se encaminhem para o portão 12” (TANEMBAUM, 1997, p. 8-9). No caso dessa analogia feita por Tanembaum, é possível considerar que Watson, talvez, não escute, não esteja em nenhuma das salas ou, ainda, que possa existir mais de uma pessoa de nome Watson naquele espaço. Além disso, também é possível considerar que o Watson que responder ao chamado pode não ser aquele com quem se quis falar. São muitas considerações e saiba, por ora, que não listamos, sequer, metade delas. Todas essas situações, embora análogas, vamos dizer assim, podem acontecer nos sistemas de difusão. Aqui, vale observar! Ainda que Tanembaum tenha feito uma analogia a partir de uma situação comum a todos nós, em determinado momento, ele fez uso da palavra pacote quando quis fazer entender o som proferido por aquele que gritava por Watson. Assim, é importante destacar, que aquilo que é transmitido por redes de comutadores recebe diferentes denominações: informação, dado, bit, pacote, mensagem etc. Pacote, por exemplo, é um termo largamente utilizado no âmbito das redes de computadores, em diferentes situações. Por enquanto, vamos concebê-lo simplesmente como uma mensagem. Assim, um pacote para nós, aqui, tem o sentido de algo que carrega uma mensagem. Sistemas de difusão, em geral, oferecem a possibilidade de envio de uma mensagem: a) para todos aqueles que compartilham um canal de comunicação (broadcasting); b) para um subconjunto de nós que compartilham um canal de comunicação (multicasting) ou, c) para determinado nó que compartilha um canal de comunicação (unicasting). Figura 8 - Transmissões (a) broadcasting, (b) multicasting e (c) unicasting C D E A B Nó Nó Nó Nó Canal de comunicaçãoNó origem destino destinodestinodestino C D E A B Nó Nó Nó Nó Canal de comunicaçãoNó origem destinodestino C D E A B Nó Nó Nó Nó Canal de comunicaçãoNó origem 13 Topologias de Redes Dialogando Nesta unidade, até o momento, discutimos sobre as redes de computadores, classificando-as por seu tamanho e por sua tecnologia de transmissão. Todavia, em seu começo, des- tacamos outra dimensão. Você lembra qual? Isso mesmo! Por sua topologia. A topologia de uma rede de computadores está relacionada com a forma como seus enlaces físicos e seus dispositivos estão dispostos (fisicamente) e configurados (logicamente). Com isso, é correto afirmar que uma mesma rede possui sua topologia física e, também, sua topologia lógica. Nesse sentido, a Equipe Digerati Books (2009, p. 16), escreve: “a topologia física estuda a forma (layout) pela qual os vários nós de uma rede estão interligados, ou seja, como tudo está interligado fisicamente. O layout lógico de uma rede, ou seja, como ocorre o tráfego das informações, chama-se topologia lógica” (EQUIPE DIGERATI BOOKS, 2009, p. 16, grifos nossos). Layout é um termo que corresponde à maneira com que objetos físicos, de modo geral, estão organizados em um determinado local. Assim, um layout pode ser um desenho, um mapa ou um diagrama de variados objetos, dispostos de uma determinada forma. Um layout pode ser utilizado para fazer mostrar os detalhes de uma construção predial (layout arquitetônico) ou, no nosso caso, para mostrar como os dispositivos (objetos) de uma rede estão fisicamente interligados, ou seja, o layout da rede. No âmbito das redes de computadores, quando se faz uso do termo topologia sem adjetivá- lo, quase sempre, referimo-nos à topologia física dessas redes. Por isso, é comum ouvir dizer que a topologia de uma rede refere-se ao mapa físico da rede, ao layout físico da rede. Certamente, esse motivo é o que nos faz entender topologia, pelo menos num primeiro momento, como uma questão apenas posicional, arquitetônica. Atenção A disposição física dos dispositivos de uma rede dita a sua topologia física. A maneira como ocorre o tráfego desta rede, isto é, o método que seus dispositivos utilizam para acessar o meio de comunicação dita a sua topologia lógica. Os tipos de topologias apresentadas a seguir são essenciaispara melhor compreender essa questão de topologia física e lógica. Por isso, vamos a eles! 14 Unidade: Tipificação de Redes Topologia em barramento A topologia em barramento é também conhecida como topologia linear, topologia em barra ou topologia bus. Os dispositivos de uma rede, fisicamente disposta no formato de barramento, assim como mostra a figura 9, estão todos interligados a partir de um único canal de comunicação, isto é, compartilham um mesmo barramento. Em cada uma das pontas de suas extremidades existe um terminador, que impede que a mensagem enviada por um dispositivo retorne ao barramento quando chegar ao final deste. Figura 9 – Topologia em barramento C D E A B Nó Nó Nó Nó barramento terminador terminador Nó Do ponto de vista lógico, tomando como base, ainda, a figura 9, diz-se que a mensagem enviada por um determinado dispositivo (origem) “viajará” por esse canal e será recebida por todos os dispositivos que dele fazem parte. Trata-se, como já discutido nesta unidade, da difusão da informação ao longo do canal. Esse método é o que explica o funcionamento da rede, a maneira como o tráfego acontece, a forma com que o canal de comunicação, ou barramento, é acessado. É oportuno observar que a conexão dos dispositivos com o canal se faz por meio de uma interface de rede cuja principal função é conectar tais dispositivos ao canal. O tipo dessa interface pode variar em função de características físicas de cada canal. Tabela 1 – Principais características das redes 10Base2 e 10Base5 Redes Características 10Base2 10Base5 Meio físico de transmissão (canal) Cabo coaxial fixo Cabo coaxial grosso Interface de rede (feita por meio de) Conector BNC Conector vampiro Topologia física e lógica Barramento Barramento Velocidade de transmissão 10 Mbps 10 Mbps Tecnologia de transmissão Difusão Difusão Tamanho (extensão) máximo do segmento de rede 185 metros 500 metros Quantidade máxima de dispositivos (nós) 30 100 Distância mínima entre cada dispositivo (nó) do segmento de rede 0,5 metros 2,5 metros 15 A tabela 1 apresenta dois tipos de redes com topologia, tanto física como lógica em barramento: as redes 10Base2 e as redes 10Base5. Destaca, ainda, alguns de seus pontos em comum e de suas diferenças. Perceba que as redes 10Base2 e 10Base5 possuem a mesma topologia física e lógica, suportam a mesma velocidade de transmissão e empregam a mesma tecnologia de transmissão, contudo, possuem interfaces e alcances distintos. Isso porque há diferença nas características do meio físico de transmissão, um é constituído por cabo fino de cobre e o outro, por cabo grosso de cobre. Atualmente, as redes de computadores possuem velocidades de transmissão bem maiores do que as das redes 10Base2 e 10Base5, todavia, a baixa taxa de transmissão não foi o principal motivo que as fizeram cair em desuso. Na verdade, a maior de suas desvantagens ficou por conta de sua topologia física em barramento. Redes organizadas fisicamente em formato de barramento podem ter seu funcionamento interrompido por completo caso haja algum problema de ordem física no canal de comunicação ou em suas interfaces. Desse modo, um problema físico no barramento pode “parar” a rede toda. Ademais, esses problemas são de difícil identificação e isolamento. Por isso, as redes 10Base2 e 10Base5 foram rapidamente substituídas pelas redes 10BaseT, cuja topologia fazia-se no formato estrela. Nesse caso, T significa Twisted pair (par trançado). Topologia em estrela A topologia em estrela é também conhecida como topologia star. Nesse tipo de topologia os dispositivos de rede estão fisicamente conectados a um ponto central, em outras palavras, em um dispositivo concentrador como mostram as figura 10(a) e 10(b). Figura 10 – Topologia em estrela C D E A A D C BE B dispositivo concentrador dispositivo concentrador segmentos Se analisarmos com atenção a figura 10(a), num primeiro momento, pode ser difícil visualizar a acomodação dos dispositivos em formato estrela, todavia, o mesmo não ocorre se tomarmos como referência a figura 10(b). Ambas as formas físicas apresentadas, trazem ao centro a representação gráfica de um dispositivo que interconecta todos os outros. Em outras palavras, um dispositivo central, ou concentrador, mais conhecido como hub ou switch. Essa forma de interligação física é o que define a topologia física de uma rede em formato estrela. 16 Unidade: Tipificação de Redes Muitos usuários sabem que hubs e switches possibilitam a comunicação entre equipamentos de rede, a exemplo dos computadores pessoais, impressoras, copiadoras etc, contudo, boa parte desses usuários desconhece aquilo que os torna diferentes um do outro. Fisicamente, tanto o hub quanto o switch possuem entradas (portas) que se conectam aos equipamentos dos usuários de uma rede. Em geral, existem hubs e switches com 8, 16, 24 ou 32 portas. A quantidade de portas varia de acordo com o modelo e o fabricante do equipamento. Hubs e switches funcionam de modo diferente e é essa diferenciação no princípio de funcionamento de cada um deles que rege a maneira como ocorrem as transmissões, ou seja, que define a topologia lógica da rede. Para melhor compreender essa distinção, é necessário entender, primeiramente, o princípio de funcionamento de cada um deles. Um hub obtém uma mensagem que vem de qualquer dispositivo da rede e a passa adiante para todos os outros dispositivos dessa rede. Ele não faz nenhum tipo de filtragem, simplesmente, retransmite para todas as outras portas aquilo que recebeu. Essa mensagem é então difundida para todos os dispositivos. Trata-se, pois, de uma transmissão em broadcast, tal qual acontece com o funcionamento das redes em barramento. Por isso, diz-se que, uma rede configurada fisicamente como estrela, pode vir a ter topologia lógica em barramento, desde que seu equipamento concentrador se comporte como um hub. Um switch, por sua vez, ao receber uma mensagem de qualquer dispositivo da rede, verifica, antes de passá-la adiante, se conhece o dispositivo destino. Essa verificação é possível, pois o switch mantém em sua memória uma tabela que contém uma série de informações acerca dos dispositivos de sua rede. Caso, nessa tabela, haja a informação de qual é o destino, em outras palavras, a informação de qual porta utilizar para alcançá-lo, a mensagem recebida será replicada apenas para essa porta e, não, para todas as outras, como acontece com o hub. Quando se tem isso, diz-se que a rede está configurada física e logicamente em estrela. 17 Material Complementar No material teórico desta unidade você estudou sobre as topologias em barramento e estrela. Este material complementar o ajudará a conhecer outra forma de disposição e funcionamento de uma rede, desta feita, em formato de circular, daí o nome topologia em anel. Topologia em anel A topologia em anel é também conhecida como topologia token ring. Nas redes token ring, as estações (nós) são conectadas às seguintes formando um anel. Assim, a topologia física dessas redes é definida por essa formação circular. Dentro do anel, o fluxo de dados é unidirecional e apenas uma estação pode transmitir de cada vez. O token representa a permissão para enviar. Figura 1 – Topologia em anel A D C BE Token é uma palavra inglesa que, em português quer dizer, entre outras significações, “s. 1. símbolo, sinal” (MICHAELIS, 1993, p. 345). Já, ring, palavra também inglesa, significa “s. 1. anel, círculo” (i.d., 1993, p. 286). Se levarmos ao “pé da letra” tem-se a ideia de um sinal que circula em um anel. E é isso mesmo! Continuemos. O princípio básico de funcionamento dessas redes permite que um sinal ou token circule unidirecionalmente, isto é, em uma só direção, dentro no anel. O token, então, circulapelo anel ininterruptamente, de enlace em enlace, até que um de seus dispositivos sinalize que deseja transmitir. Quando isso acontece, o dispositivo que deseja transmitir (transmissor) toma posse do token e adiciona-lhe o conteúdo a ser enviado rumo ao dispositivo destino (receptor). Quando o token chega ao destino, seu conteúdo é copiado para um espaço de armazenamento local e o token prossegue sua viagem pelo anel, até alcançar o transmissor, que é quem o esvazia, deixando-o livre para circular novamente pelo anel até que nova transmissão seja demandada. 18 Unidade: Tipificação de Redes Esse é o método básico de acesso ao meio de comunicação nas redes com topologia em anel, em outras palavras, o funcionamento, a topologia lógica dessas redes. Embora as redes com topologia em anel não tenham se tornado tão populares quanto as redes com topologia em estrela, de certa forma, evoluíram, pois seu funcionamento chegou a suportar transmissões em um anel sobressalente, geralmente, com sentido de transmissão reverso. Contudo, aqui, interessa compreender apenas o princípio básico do funcionamento dessas redes e, para isso, nos concentramos, única e exclusivamente, no conceito de circulação unidirecional. Em resumo, as redes com topologia física em anel, assim como as redes com topologia física em barramento, estavam suscetíveis à interrupção total de seu funcionamento, se houvesse algum problema, de ordem física, em geral, com qualquer um de seus enlaces ou com a conectorização de seus dispositivos. 19 Referências Equipe Digerati Books. Guia técnico de redes Windows. São Paulo: Digerati Books, 2009. MICHAELIS. Michaelis: dicionário escolar língua portuguesa. São Paulo: Ed. Melhoramentos, 2002. MICHAELIS. Michaelis: dicionário prático inglês português-português inglês. São Paulo: Melhoramentos, 1987. TANENBAUM, A. S. Redes de computadores. 3. ed. Rio de Janeiro: Campus, 1997. TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, David. Redes de computadores. 5. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011. 20 Unidade: Tipificação de Redes Anotações
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