Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Estendendo LANS: Modens de fibra, Repetidores, Bridges e Switches APRESENTAÇÃO Modens de fibra, repetidores, bridges e switches são áreas da computação que apresentam os meios de conversão e repetição de sinal de curtas e longas distâncias. Nesta Unidade de Aprendizagem, estudaremos os mecanismos que podem estender as redes LAN a distâncias mais longas utilizando as possibilidades de uso de fibra. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Determinar as características de projetos de LAN.• Reconhecer as limitações de pequenas e longas distâncias.• Identificar as principais possibilidades de aplicação para fibras ópticas.• DESAFIO Conexões de redes não são feitas necessariamente entre computadores. Em diversas aplicações do contexto atual, exigem a criação de pontes entre dispositivos de rede. Caso não exista disponibilidade de hardware com capacidade de mais portas, indique qual tipo de dispositivo deverá ser usado para a solução desse problema. INFOGRÁFICO Veja, no infográfico, os modelos de redes com bridge. CONTEÚDO DO LIVRO No capitulo do livro você tem a oportunidade de expandir os conhecimentos já trabalhados na unidade. Neste capítulo você irá conhecer a estrutura de um projeto de redes, entender as dimensões de pequenas e grandes distâncias que configuram redes LAN e WAN e também entender as vantagens e desvantagens de utilizar cabos de fibra optica. Boa leitura. Conteúdo: FUNDAMENTOS DE REDES DE COMPUTADORES Aline Zanin Revisão técnica: Fábio Josende Paz Mestre em Sistemas e Processos Industriais Especialista em Educação a Distância Graduado em Sistemas de Informação Catalogação na publicação: Karin Lorien Menoncin – CRB 10/2147 B273f Barreto, Jeanine dos Santos. Fundamentos de redes de computadores [recurso eletrônico] / Jeanine dos Santos Barreto, Aline Zanin, Maurício de Oliveira Saraiva ; [revisão técnica: Fábio Josende Paz]. – Porto Alegre: SAGAH, 2018. ISBN 978-85-9502-713-8 1. Redes de computadores. I. Zanin, Aline. II. Saraiva, Maurício de Oliveira. III. Título. CDU 004.7 Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Determinar as características de projetos de LAN. � Reconhecer as limitações de pequenas e longas distâncias. � Identificar as principais possibilidades de aplicação para fibras ópticas. Introdução Neste capítulo, você vai estudar os principais conceitos sobre redes de computadores do tipo LAN, limitações de redes de pequena, média e grande distância e conhecer o funcionamento e as principais utilidades de um cabeamento de fibra óptica. Inicialmente, para que possa de antemão compreender este capítulo, é interessante que saiba que redes de computadores LAN são as redes de curta distância que atendem, por exemplo, a um escritório. Neste capítulo, vamos falar sobre alguns elementos que compõem um projeto de rede LAN. Um projeto é, em todas as áreas, a organização e a estruturação de elementos-chave para a realização de um objetivo. Por exemplo: se o seu objetivo for comprar uma casa própria, seu projeto envolverá um planejamento financeiro para esse fim. Em redes de com- putadores, um projeto de rede LAN envolve pensar os elementos que vão compor a rede, a comunicação entre eles, seu custo e viabilização. Um dos aspectos que podem estar em um projeto de redes LAN é a decisão pela utilização de cabos de fibra óptica. As vantagens e desvantagens da utilização de fibra óptica, bem como suas características, também são apresentadas neste capítulo, uma vez que fibras ópticas vêm ganhando espaço nas redes LAN e se tornando uma alternativa para a otimização das redes de computadores. Projetos de redes LAN As redes locais (local área network) LAN surgiram na década de 1980 e baseiam-se em três padrões, IEEE 802.3, IEEE 802.4 e IEEE 802.5. Esses padrões têm como finalidade permitir a realização de automação de escritórios, integração de múltiplos serviços e automação de fábrica. Esse tipo de rede se popularizou por meio das redes ethernet, um protocolo de interconexão entre redes que funciona pelo envio e recebimento de pacotes. Estima-se que 90% das redes locais mundialmente instaladas utilizem a ethernet Redes LANs são redes criadas para atender a um local específico, por exemplo um escritório ou o campus de uma universidade. As redes LAN em geram atendem a um espaço de no máximo 10 km. Todos os computadores conectados à mesma rede LAN podem se comunicar, contudo, dentro de uma mesma rede LAN, é possível criar sub-redes virtuais que são chamadas de VLANs para, por exemplo, separar a rede utilizada pela gerência de uma empresa da rede utilizada pelos colaboradores do setor administrativo. Uma rede LAN pode ser estruturada de acordo com várias topologias, as quais definem o formato físico em que a rede será constituída e com elas trazem vantagens ou desvantagens; podemos citar as seguintes topologias: � Anel: na topologia anel, os pacotes circulam na rede em formato de círculo bidirecional, sendo a principal vantagem desse modelo o fato de ela apresentar uma certa tolerância a falhas uma vez que, quando um dispositivo falhar, os pacotes podem ser enviados pelo outro sentido no anel sem passar pelo dispositivo danificado. � Estrela: a topologia estrela otimiza a entrega de pacotes porque a centraliza em um concentrador, então o dispositivo envia o pacote para o concentrador e este envia a mensagem apenas para o computador de destino. � Barramento: é a mais simples das topologias; na rede com topologia em barramento, uma mensagem enviada para um computador é enviada para todos via barramento e, com isso, existe um tráfego excessivo de pacotes na rede. � Árvore: uma topologia de árvore pode ser vista como a interligação de duas ou mais redes estrelas em um concentrador. A principal desvan- tagem dessa topologia é que uma falha em um concentrador impacta no funcionamento geral da rede. � Ponto a ponto: nessa topologia, todos os computadores se comunicam entre si de forma direta, trocando mensagens sem mediador. Redes com Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches2 essa topologia têm uma velocidade de transferência muito baixa, porém é uma rede de baixo custo e fácil implementação. � Mesh ou malha: nesta topologia, todos os computadores se comunicam fazendo uso de roteadores interligados para efetuar a comunicação; essa rede tem um custo bastante alto de implementação. Quando uma rede LAN atinge uma proporção relativamente grande, con- tudo ainda dentro de seus limites máximos, pode ser segmentada, ou seja, dividida em diferentes partes para atender às necessidades do local onde está inserida, como uma empresa que possui computadores ligados à rede locali- zados em dois andares distintos. Dessa forma, para conectar os segmentos da rede, as LAN utilizam uma tecnologia chamada de bridge. Em relação à rede LAN em um contexto mais genérico, uma rede LAN tem como vantagem permitir a comunicação entre dispositivos de uma mesma empresa, além de apresentar uma certa segurança adicional quando comparada a uma rede WAN porque os pacotes circulam apenas na rede interna, estando, assim, menos propícios a ataques. Contudo, esse tipo de rede tem limitação de distância, não podendo ser aplicada, por exemplo, na comunicação de duas filiais de uma multinacional. A Figura 1 apresenta exemplos das principais topologias de rede. Figura 1. Estrutura das principais topologias de rede: estrela, anel, barramento, árvore, ponto a ponto e mesh. Fonte: Adaptada de Mello (2007). Estrela Anel Barramento MeshPonto a pontoÁrvore 3Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches Uma rede LAN pode ser construída utilizando diversas tecnologias, das quais se destacam algumas a seguir: � Ethernet (IEEE 802.3): padrão para transmissãode dados em que todos os computadores são conectados à mesma linha de transmissão. Nesse protocolo, qualquer dispositivo pode transmitir dados e não existe prioridade entre os dispositivos. A comunicação dos dados nesse padrão de rede é feita pelo protocolo CSMA/CD (PILLOU, 2017). � Fast Ethernet (IEEE 802.3u): a Fast Ethernet é uma tecnologia lançada em 1995, como uma evolução da intranet com a velocidade aumentada em dez vezes. Ou seja, em uma rede ethernet, a velocidade máxima é de 10 megabits por segundo; na rede fast ethernet essa velocidade sobe para 100 megabits por segundo. � Token Ring (IEEE 802.5): é um protocolo de rede local utilizado para redes dispostas em anel. Nesse protocolo, os dispositivos conseguem se comunicar apenas com o dispositivo que está ligado diretamente a ele, fisicamente ao seu lado. A permissão para transmitir é garantida por uma mensagem (token) que circula à volta do anel. � Token Bus (IEEE 802.4): muito parecido com o protocolo token ring, a principal diferença é que, no caso do token bus, os dispositivos estão fisicamente dispostos em barramento, mas logicamente dispostos como anel. � Wireless LAN (IEEE 802.11a IEEE802.11b): trata-se de uma rede local sem fio, na qual os dispositivos se conectam via ondas de rádio. Projetar uma rede LAN significa pensar e documentar a melhor forma de estruturar a rede de forma que esta atenda às necessidades para a qual foi proposta de modo eficiente e eficaz. Ao projetar uma rede LAN, alguns aspectos precisam ser levados em consideração, por exemplo: atentar para a disponibilidade da rede, de forma que exista um sistema de segurança que garanta que a rede não fique inacessível; atentar para a segurança da rede, visando garantir que todos os arquivos enviados cheguem ao seu destino sem alterações e atentar para a performance da rede, de forma que ela suporte a quantidade de pacotes que precisam tramitar por ela sem torná-la inacessível ou sem causar grande perda de tempo para os clientes que utilizam. Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches4 Entre os aspectos que precisam ser analisados no momento da realização de um projeto de redes LAN, destacam-se os seguintes: � número de equipamentos que estarão conectados à rede; � topologia de rede que melhor se adequa às necessidades; � tipo de cabeamento que poderá ser utilizado; � tamanho e capacidade do concentrador, quando este for necessário. A seguir, apresenta-se a definição de alguns itens fundamentais na estrutura de um projeto de rede LAN. Mapa lógico da rede local — Um mapa lógico de rede mapeia a forma como a informação tramita por uma rede. São exemplos de elementos que costumeiramente estão presentes em mapas lógicos: sub-redes (incluindo IDs de VLAN, máscaras e endereços); dispositivos de rede como roteadores e firewalls; e protocolos de roteamento (O QUE..., [2018?]). Mapa físico da rede local — O mapa físico mapeia a disposição física dos equipamentos em uma rede, isso inclui todos os hardwares presentes na rede, inclusive cabeamentos. Normalmente, o diagrama oferece uma visão geral da rede em seu espaço físico, como uma planta (O QUE..., [2018?]). Diagramas de cabeamento — O diagrama de cabeamento é uma espécie de guia dos cabos de uma rede, mostrando todas as ligações cabeadas de uma rede e especificando sua origem e seu destino. Mapa lógico de VLANs — Dentro uma mesma LAN, podem existir diversas VLANs, redes virtuais criadas dentro de uma LAN. O mapa lógico de VLANs mostra todas as redes virtuais presentes em uma LAN, os perfis de usuários que acessam essa rede e as configurações de permissões dela. Mapas de endereços — O mapa de endereços é o que controla os endereços dos dispositivos que estão conectados a uma rede, sendo extremamente im- portante para a realização de manutenções e identificação de problemas em rede (O QUE..., [2018?]). 5Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches Ao realizar os mapeamentos da rede LAN, será necessário conhecer os equipamentos que podem fazer parte de uma rede LAN para que seja possível discernir quais incluir na rede que está sendo projetada e como gerenciá-los; são exemplos desses equipamentos os seguintes: � Modem: dispositivo que conecta a rede à operadora de internet. � Roteador: equipamento que efetua a recepção e a entrega de pacotes ou mensagens entre dispositivos de uma rede. � Hub: o hub é um dispositivo que tem a função de interligar os com- putadores de uma rede local, também conhecido como concentrador. Esse equipamento possui buffer para armazenamento e pode alterar a velocidade de transmissão de uma mensagem switch. � Switch: assim como o hub, também interliga computadores em uma rede, contudo consegue identificar a origem e o destino do pacote e fazer a comunicação direta de um com o outro, sem propagar por toda rede, ao contrário do hub. É um dispositivo que possui diversas portas, sendo que cada uma delas pode ser ligada a um dispositivo. � Dispositivo ou nodo: são todos os dispositivos conectados à rede, por exemplo: computador e impressora. A utilização de redes virtuais chamadas de VLAN dentro de uma mesma rede LAN permite aos computadores visualizar e se comunicar apenas com dispositivos espe- cíficos, mesmo estando todos na mesma rede LAN. Limitações de pequenas e longas distâncias Uma rede LAN é uma rede projetada para atender a pequenas distâncias, como um escritório de uma empresa. O espaço de cobertura de uma rede LAN é limitado, e estima-se que possa cobrir um raio de até dez quilômetros; contudo, quanto maior a distância de um nó da rede ao outro, maior a taxa de erros que ocorrerão por causa da degradação do sinal. Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches6 Para suprir espaços de maior distância geográfica, outros tipos de redes foram criados, como a MAN e a WAN. Redes MAN (Metropolitam Área Network) são intermediárias entre uma rede LAN e uma rede WAN. Esse tipo de rede é utilizado para usuários que precisam de conectividade de alta velocidade e possuem pontos de acesso espalhados por uma área metropo- litana ou municípios próximos. Por exemplo: A rede MAN de uma empresa que fornece serviços de internet DSL para atender a proporções de clientes localizados em um determinado espaço físico (FOROUZAN, 2010). Uma rede WAN possibilita a transmissão de dados, imagens, áudio e vídeo por longas distâncias, isto é, grandes áreas geográficas de cidades diferentes, estados, países ou mesmo o mundo todo. Uma WAN pode ser relativamente simples, quando se pensa, por exemplo, em um único computador conectado à internet em sua casa, mas pode ser complexa quando se pensa sobre a perspec- tiva de servidores interconectados distribuídos pelo mundo. As redes WANs se dividem em dois tipos principais de rede, sendo esses tipos relacionados com a sua complexidade: WAN comutada e WAN ponto a ponto. Uma WAN comutada geralmente é formada por um roteador que conecta diversas LANs, enquanto uma WAN ponto a ponto é constituída por uma linha que conecta um dispositivo à internet por meio de operadoras de TV e internet (FOROU- ZAN, 2010). Atualmente é comum que as redes LAN, MAN E WAN sejam interconectadas e trabalhem em conjunto. O conjunto dessas redes forma o que chamamos de internet ou internetwork. Você sabia que a internet atravessa oceanos e, para isso, existem espécies de caminhos feitos pelo mar? Todo tráfego de dados de internet pelo mar é feito via redes de fibra óptica. Saiba mais acessando o link a seguir (KA- RASINSKI, 2012). https://goo.gl/Hp4QyZ 7Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches Fibra óptica: quando utilizar? Diversos são os tipos de cabeamento que podem ser utilizados para interligar os nodos de redes LAN e WAN (par trançado, cabo coaxial e fibra óptica, por exemplo). Cada um dos cabeamentos escolhidos pode trazer vantagens e desvantagens para a empresa que opta pela sua utilização.Nesta seção, descrevemos especificamente as vantagens e desvantagens da utilização de fibra óptica e damos exemplos de quando utilizar ou não essa tecnologia. A fibra óptica é uma tecnologia de transmissão de dados em alta velocidade. Os cabos de fibra ótica são transparentes, reflexivos e extremamente finos. O núcleo do fio de fibra óptica é formado por um fio de vidro, absolutamente puro, coberto por duas camadas de plástico reflexivo. Esse fio é responsá- vel por causar o reflexo de luz utilizado para a transmissão dos dados, que acontece quando uma fonte de luz emite, em uma ponta, um feixe que deve alcançar a outra. A fibra óptica vem a ser um meio físico de transmissão, cada vez mais utilizado em redes de telecomunicações, que, quando conectada a equipamentos adequados, permite trafegar voz, dados e imagens, a altas taxas, com veloci- dades muito próximas à velocidade da luz. É importante enfatizar que, para utilização de cabeamento de fibra óptica, faz-se necessário utilizar também modem de fibra óptica (FERNANDES, 2009). Vantagens das fibras ópticas: � baixa perda de dados na transmissão; � pequeno tamanho e peso dos cabos; � imunidade a interferência; � isolação elétrica; � matéria-prima abundante. Desvantagens das fibras ópticas (NUNES, [200-?]): � fragilidade; � dificuldade de conexões das fibras ópticas; � acopladores tipo T com perdas muito grandes; � impossibilidade de alimentação remota de repetidores; � falta de padronização dos componentes ópticos. Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches8 Ao se utilizarem cabos de fibra óptica, faz-se necessário também utilizar modem de fibra óptica, isto é, um extensor simples para resolver problemas de grandes distâncias, pois tem baixo atraso e banda larga. Para aprofundar seus estudos, analise os seguintes links: � Projeto de rede LAN (BARRÉRE, [2013]). https://goo.gl/iB4UkP � Distâncias de redes (PEREIRA FILHO, [201-?]). https://goo.gl/5Zc1g7 � Fibra óptica (HAMANN, 2017). https://goo.gl/ZUWzuB Neste exemplo, vamos agrupar as informações dos três tópicos abordados neste capítulo: projeto de LAN, distâncias e fibra óptica. Considere o campus de uma universidade, para a qual é criada uma rede LAN, dentro da qual são criadas quatro VLAS: uma para os alunos, outra para os professores, outra para funcionários do setor administrativo e outra para a gerência. Como o campus não tem mais de 10 km, a rede do campus é uma rede LAN e todos os prédios são ligados com fibra óptica para garantir maior precisão da comunicação e evitar perda de dados. O projeto dessa rede será de grande complexidade, porém inicialmente se faz obrigatória a inclusão, no projeto, dos seguintes itens: topologia que será utilizada em cada prédio, centralizador que unirá os prédios colocando todos na mesma LAN, necessidade ou não de conexão Wi-Fi, especificação das redes VLAN e definição do cabeamento utilizado dentro de cada prédio e na interligação dos prédios. 9Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches BARRÉRE, E. Planejamento e projeto de redes de computadores: aula presencial projeto físico. [S.l.], [2013]. 18 slides. Disponível em: <https://goo.gl/iB4UkP>. Acesso em: 25 nov. 2018. FERNANDES, L. F. de C. Fibra óptica e luz. In: . Conceitos básicos de fibra óptica (Módulo I). [S. l.]: Teleco, 2009. Disponível em: <http://www.teleco.com.br/tutoriais/ tutorialfoI/pagina_2.asp>. Acesso em: 25 nov. 2018. FOROUZAN, B. A. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. ed. Porto Alegre: AMGH, 2010. HAMANN, R. Como funciona a fibra ótica: infográfico. Tecmundo, [s. l.], 06 fev. 2017. Disponível em: <https://goo.gl/ZUWzuB>. Acesso em: 25 nov. 2018. KARASINSKI, L. Como a internet passa de um continente para o outro? Tecmundo, [s. l.], 15 out. 2012. Disponível em: <https://www.tecmundo.com.br/internet/31311-como- a-internet-passa-de-um-continente-para-o-outro-.htm>. Acesso em: 25 nov. 2018. MELLO, A. T. [Topologias de rede básicas]. 2007. 1 ilustração. Disponível em: <https:// www.researchgate.net/figure/261511046_fig1_Figura-5-Topologias-de-rede-basicas- No-presente-trabalho-sera-utilizado-a-topologia-de>. Acesso em: 25 nov. 2018. NUNES, C. M. Fibra ópticas. In: REPOSITÓRIO de documentos técnicos do grupo de redes: UFRGS. [200-?]. Disponível em: <http://penta2.ufrgs.br/redes.94-2/nunes/fibras. html>. Acesso em: 25 nov. 2018. O QUE é um diagrama de rede? Lucidchart, [s. l.], [2018?]. Disponível em: <https://www. lucidchart.com/pages/pt/o-que-e-um-diagrama-de-rede>. Acesso em: 25 nov. 2018. PEREIRA FILHO, J. G. Redes de computadores. [S. l.], [201-?]. 26 slides. Disponível em: <https://goo.gl/5Zc1g7>. Acesso em: 25 nov. 2018. PILLOU, J. F. Ethernet. CCM, [s. l.], 11 ab. 2017. Disponível em: <https://br.ccm.net/ contents/673-ethernet>. Acesso em: 25 nov. 2018. Leituras recomendadas MELLO, A. J. T. S. Um estudo da aplicação de redes de sensores para monitoração da proteção catódica em dutos. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)–Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2007. PINTO, P. Redes: sabe o que é uma Vlan? Pplware, [s. l.], 27 dez. 2010. Disponível em: <https://pplware.sapo.pt/tutoriais/networking/redes-sabe-o-que-uma-vlan/>. Acesso em: 25 nov. 2018. STALLINGS, W. Redes e sistemas de comunicação de dados: teoria e aplicações corpora- tivas. Rio de Janeiro: Campus-Elsevier, 2005. TANENBAUM, A. S. Redes de computadores. 4. ed. Rio de Janeiro: Campus-Elsevier, 2003. Estendendo LANS: modems de fibra, repetidores, bridges e switches10 Encerra aqui o trecho do livro disponibilizado para esta Unidade de Aprendizagem. Na Biblioteca Virtual da Instituição, você encontra a obra na íntegra. Conteúdo: DICA DO PROFESSOR O vídeo a seguir trata de conexão direta entre dois computadores através de bridge. Confira! Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino! EXERCÍCIOS 1) Uma alternativa para aliviar as limitações sofridas sobre projetos de LANs de grandes distâncias consiste em utilizar: A) Cabos RS-232 B) Modens de fibra C) Extensor Rj-45 D) Roteador Wireless E) Servidor de rede 2) Dispositivos que possuem buffer para armazenamento capaz de alterar a velocidade de transmissão de uma mensagem são conhecidos como: A) Repetidores B) Modens de fibra C) Servidores de rede D) Modens E) Concentradores 3) Qual é a tecnologia utilizada para conectar dois segmentos de LAN? A) Modulação B) Fibra óptica C) Um cabo cross-over D) Bridge E) Multiplexação 4) O que é um switch? A) Representa uma solução capaz de processar dados de forma intensa. B) Um dispositivo para bloquear o tráfego de rede. C) É um dispositivo sem fio. D) Possui a mesma função de um modem. E) É um ativo de rede constituído por múltiplas portas, em que cada porta pode ser ligada a um computador. 5) Qual a função de um Hub? A) Fornece uma conexão central para o cabeamento de uma rede, permitindo conectar dois ou mais segmentos Ethernet. B) Modula o sinal em ondas. C) Faz a conexão da internet com a companhia telefônica. D) É utilizado para a comunicação de longa distância. E) É utilizada para grandes redes. NA PRÁTICA Os modens de fibra, repetidores, bridges e switches estão presentes em todos os contextos. De forma geral, sem esses dispositivos de extensão, as redes de computadores atuais não poderiam ser criadas. A necessidade de grandes quantidades de dispositivos conectados em lugares diferentes faz com que esses hardwares de rede sejam fundamentais. A seguir, é apresentado um diagrama de redes de computadores. Observando a imagem, percebe-se a presença desses dispositivos. SAIBA MAIS Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Conexão e Informação —Placa de rede, modem, repetidores (hub), ponte (brigde), comutador (switch), roteador (router) Veja mais no link a seguir. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!Diferenças entre hub, switch e roteador Muita gente sabe que roteador, switch, hub e modem são equipamentos de rede. Veja mais a seguir. Conteúdo interativo disponível na plataforma de ensino!
Compartilhar