Revisão geral de Redes de

ComputadoresPor: Alex J. Souza

Princípios de RedeUma rede de dados de um computador é

uma coleção de hosts conectados por dispositivos em rede. Um host é qualquer dispositivo que envia e recebe informações na rede.

Dispositivos podem se conectar a uma rede:Computadores de mesa Laptops Impressoras Scanners PDAs Smartphones Servidores de arquivos/impressão

Uma rede pode compartilhar vários tipos diferentes de recursos:

Serviços, como de impressão ou digitalização Espaço de armazenamento em dispositivos

removíveis, como discos rígidos ou unidades óticas

Aplicativos, como bancos de dados

Os dispositivos de rede se conectam usando uma variedade de conexões:

Cabeamento de cobre – Usa sinais elétricos para transmitir dados entre dispositivos

Cabeamento de fibra ótica – Usa cabos com base em vidro ou plástico, também chamados de fibra, para conduzir informações como pulsos de luz.

Conexão sem fio – Usa sinais de rádio, tecnologia de infravermelho (laser) ou transmissões via satélite.

Benefícios de uma redeMenos periféricos necessáriosRecursos de comunicação aprimoradosEvitar duplicação e corrupção de arquivos Menor custo com licenciamentoAdministração centralizadaConservar recursos

Tipos de redeLAN

Uma LAN refere-se a um grupo de dispositivos interconectados que estão sob o mesmo controle administrativo.

WAN

As WANs são redes que conectam LANs em locais geograficamente separados. O exemplo mais comum de WAN é a Internet. A Internet é uma grande WAN composta de milhões de LANs interconectadas.

WLANEm uma LAN tradicional, os dispositivos são conectados usando cabeamento de cobre. Em alguns ambientes, instalar o cabeamento de cobre pode não ser prático, desejável ou até

mesmo possível. Nessas situações, os dispositivos sem fio são usados para

transmitir e receber os dados usando ondas de rádio. Essas redes são chamadas de LANs

sem fio ou WLANs. Como ocorre com as LANs, em uma WLAN, você pode

compartilhar recursos, como arquivos e impressoras, e acessar a Internet.

Redes Ponto a PontoOs dispositivos são conectados diretamente

uns aos outros sem qualquer dispositivo de rede adicional entre eles. Neste tipo de rede, cada dispositivo possui recursos e responsabilidades equivalentes. Os usuários individuais são responsáveis por seus próprios recursos e podem decidir que dados e dispositivos irão compatilhar.

As redes ponto-a-ponto funcionam melhor em ambientes com dez ou menos computadores.

As redes ponto-a-ponto possuem várias desvantagens:Não há nenhuma administração de rede

centralizada, o que dificulta determinar quem controla os recursos da rede.

Não há segurança centralizada. Cada computador deve usar medidas de segurança separadas para a proteção de dados.

A rede se torna mais complexa e difícil de gerenciar à medida que o número de computadores na rede aumenta.

Pode não existir um armazenamento de dados centralizado. Backups de dados separados devem ser mantidos. Essa responsabilidade recai sobre os usuários individuais.

Rede Cliente/ServidorEm uma rede cliente/servidor, o cliente solicita

informações ou serviços do servidor. O servidor fornece as informações ou serviços solicitados ao cliente.

Um exemplo de uma rede cliente/servidor é um ambiente corporativo no qual os funcionários usam o servidor de e-mail de uma empresa para enviar, receber e armazenar e-mail.

Em um modelo de cliente/servidor, os servidores são mantidos pelos administradores da rede. Os backups de dados e as medidas de segurança são implementadas pelo administrador da rede. O administrador da rede também controle o acesso do usuário aos recursos da rede. Todos os dados da rede são armazenados em um servidor de arquivos centralizado

Largura da Banda A largura de banda é a quantidade de dados que

pode ser transmitida em um determinado período de tempo.

O tamanho da largura de banda determina a quantidade de informações que pode ser transmitida.

A largura de banda é medida em bits por segundo e normalmente é indicada por uma das seguintes unidades de medida:

bps (bits per second, bits por segundo) Kbps (kilobits per second, kilobits por segundo) Mbps (megabits per second, megabits por

segundo)

Transmissão de dadosOs dados transmitidos pela rede podem circular usando um

desses três modos: simplex, half-duplex ou full-duplex.

Simplex, também chamado de unidirecional, é uma transmissão única de uma direção. Ex. é o sinal enviado de uma estação de TV para a TV da sua casa.

Half-duplex, o canal de comunicações permite transmissões alternadas em duas direções, mas não nas duas direções simultaneamente. Ex. Nextel

Full-DuplexQuando os dados circulam nas duas direções ao mesmo tempo, isso é conhecido como full-duplex. Ex. conversa por telefone

Endereçamento de IPUm endereço IP é um número usado para

identificar um dispositivo na rede. Cada dispositivo em uma rede deve ter um único endereço IP para se comunicar com outros dispositivos de rede.

O endereço IP é semelhante ao endereço de correspondência de uma pessoa.

Os endereços IP são divididos nas cinco classes a seguir:Classe A – Redes grandes, implementadas por

grandes empresas e alguns países.Classe B – Redes de tamanho médio,

implementadas por universidades. Classe C – Redes pequenas, implementadas

por provedores de serviços de Internet para assinaturas de clientes.

Classe D – Uso especial para multidifusão. Classe E – Usada para testes experimentais.

Diferença entre endereço IP e endereço MACO MAC é usado para entregar quadros na

LAN, enquanto o IP é usado para transportar quadros fora da LAN.

Um quadro é um pacote de dados, juntamente com informações do endereço adicionadas ao início e final do pacote antes da transmissão pela rede. Depois que um quadro é entregue à LAN de destino, o endereço MAC é usado para entregar o quadro ao host final naquela LAN.

DHCPDHCP (Dynamic Host Configuration Protocol,

protocolo de configuração dinâmica de hosts) é um utilitário de software usado para atribuir dinamicamente endereços IP a dispositivos de rede.

Usar um servidor DHCP simplifica a administração de uma rede porque o software controla os endereços IP. Configurar automaticamente TCP/IP também reduz a possibilidade de atribuir endereços IP duplicados ou inválidos.

APIPASe seu computador não puder se comunicar

com o servidor DHCP para obter um endereço IP, o sistema operacional Windows irá atribuir automaticamente um endereço IP privado.

Esse recurso do sistema operacional é chamado de APIPA (Automatic Private IP Addressing, endereçamento IP privado automático). O APIPA solicitará continuamente um endereço IP a partir de um servidor DHCP para o seu computador.

PROTOCOLOSUm protocolo é um conjunto de regras. Os

protocolos da Internet são conjuntos de regras que governam a comunicação dentro dos computadores e entre os computadores de uma rede. As especificações do protocolo definem o formato das mensagens que são trocadas.

O tempo é um fator fundamental nas operações em rede. Os protocolos exigem que as mensagens cheguem dentro de determinados intervalos de tempo de modo que os computadores não aguardem indefinidamente pelas mensagens que podem ter sido perdidas. Assim sendo, os sistemas mantêm um ou mais temporizadores durante a transmissão de dados.

Principais funções dos protocolos:

Identificação de erros Compressão de dados Definição de como os dados serão enviados Endereçamento dos dados Definição de como anunciar os dados

enviados e recebidos

Protocolo de envio de mensagensICMP - é usado por dispositivos em uma rede

para enviar mensagens de controle e de erro a computadores e servidores. Há diversos usos para o ICMP, como anunciar erros e congestionamentos de rede e apresentar soluções de problemas.

PING - é comumente usado para testar conexões entre computadores. O ping é um utilitário simples, embora altamente útil, de linha de comando usado para determinar se um endereço IP específico está acessível.

Tipos mais comuns de dispositivos em uma rede

Computadores Hubs Switches Roteadores Pontos de acesso sem fio

Midias usadas em redesPar torcido Fibra óptica Ondas de rádio

Componentes fisicos da redeHubsPontes e InterruptoresRoteadoresPontos de acesso sem fioDispositivo com varias funçoes

CabosPAR TORCIDO

O cabo de par trançado é um tipo de cabeamento de cobre que é usado em comunicações telefônicas e na maioria das redes de Ethernet.

O par é trançado para fornecer proteção contra interferência, que é o ruído gerado por pares adjacentes de fios no cabo.

Os pares de fios de cobre são revestidos de isolamento plástico codificado por cores e trançados juntos.

Há dois tipos básicos de cabos de par trançado: Par trançado não blindado - (UTP, unshielded twisted-pair) – Cabo que tem dois ou quatro pares de fios.

O UTP é o tipo de cabeamento mais comumente usado em redes. Os cabos UTP têm um alcance de 100 m (328 pés).

Par trançado blindado - (STP, shielded twisted-pair) – Cada par de fios é revestido por uma folha metálica para melhor proteger os fios de ruído. Quatro pares de fios são, então, completamente revestidos em uma fita ou folha metálica.

Embora o STP evite a interferência com mais eficiência do que o UTP, o STP é mais caro devido à blindagem extra e é mais difícil de instalar devido a sua espessura.

CABOSCabo coaxial - O cabo coaxial é um cabo de núcleo de cobre revestido por uma blindagem bastante

resistente.

* Thicknet ou 10BASE5 – Cabo coaxial que foi usado em redes antigas e operou em 10 megabits por segundo com um comprimento máximo de 500

metros

* Thinnet ou 10BASE2 – Cabo coaxial que foi usado em redes antigas e operou em 10 megabits por segundo com um comprimento máximo de 185

metros

* RG-59 – Mais comumente usado para TV a cabo nos EUA

* RG-6 – Cabo de qualidade superior ao RG-59, com mais largura de banda e menos suscetibilidade

a interferência

CABOSFibra óptica - Uma fibra óptica é um condutor de vidro ou plástico que transmite informações usando luz.

Todos os sinais são convertidos em pulsos de luzes para entrar no cabo e, depois, revertidos em sinais elétricos quando deixam o cabo. Isso significa que a fibra óptica é capaz de entregar sinais que são mais claros, que podem viajar a distâncias maiores e que têm uma largura de banda maior que a dos cabos feitos de cobre ou de outros metais.

A fibra óptica pode atingir distâncias de muitos quilômetros antes que o sinal precise ser gerado novamente.

CABOSA seguir, estão os dois tipos de fibras ópticas de vidro:

* Multimodo – Cabo com núcleo mais grosso que o cabo monomodo. É mais fácil de ser

produzido, permite o uso de fontes luminosas mais simples (LEDs), e funciona bem em

distâncias de alguns poucos quilômetros ou menos.

* Monomodo – Cabo com um núcleo muito fino. É mais difícil de ser produzido, usa lasers como fonte luminosa e pode transmitir sinais a

dezenas de quilômetros com facilidade.

Topologias e arquiteturas 8.5

São blocos de criação para o desenvolvimento de uma rede de computadores.

Existem dois tipos de topologias de LAN: física e lógica.

Física - é o layout físico dos componentes na rede.

Lógica - determina como os hosts se comunicam por meio de uma mídia, como um cabo ou ondas de transmissão.

Arquitetura de LAN

É criada ao redor de uma topologia. A arquitetura de LAN compreende todos os componentes que compõem a estrutura de um sistema de comunicação. Esses componentes incluem o hardware, o software, os protocolos e a seqüência das operações.

Topologia Física de uma LAN

Uma topologia física define a maneira pela qual computadores, impressoras e outros dispositivos são conectados a uma rede.

Topologia Lógica

Uma topologia lógica descreve como os hosts acessam a mídia e se comunicam na rede. O tipo de topologia determina as capacidades da rede, como facilidade de configuração, velocidade e extensões de cabos.

Topologias físicas de LAN comuns:

* Barramento

* Anel

* Estrela

* Estrela hierárquica ou estendida

* Malha

Topologia de BarramentoNa topologia de barramento, cada computador se conecta a uma cabo comum. O cabo conecta um computador ao seguinte, como uma linha de ônibus atravessando uma cidade. O cabo tem uma pequena capa instalada na extremidade, chamada de terminal. O terminal evita que os sinais sejam devolvidos causando erros de rede.

Topologia em Anel

Em uma topologia em anel, os hosts são conectados em um anel ou círculo físico. Uma vez que a topologia em anel não tem nem início nem fim, o cabo não precisa acabar.

Topologia EstrelaA topologia estrela tem um ponto de conexão central que, normalmente, é um dispositivo como um hub, um switch ou um roteador. Cada host em uma rede tem um segmento de cabo que prende o host diretamente ao ponto de conexão central. A vantagem de uma topologia estrela é que é fácil solucionar seus problemas. Cada host é conectado ao dispositivo central com seu próprio fio. Se houver um problema com um cabo, apenas seu host é afetado. O resto da rede permanece operacional.

Topologia Estrela Hierarquica ou Estendida

Uma topologia estrela hierárquica ou estendida é uma rede estrela com um dispositivo de rede adicional conectado ao dispositivo de rede principal. Geralmente, um cabo de rede se conecta a um hub e, depois, vários outros hubs se conectam ao primeiro hub. Grandes rede, como as redes de corporações ou universidades, usam a topologia estrela hierárquica.

Topologia em MalhaA topologia em malha conecta todos os

dispositivos uns aos outros. Quando cada dispositivo é conectado a cada outro dispositivo, uma falha de qualquer cabo não afetará a rede.

A topologia em malha é usada em WANs que interconectam LANs.

Topologia Lógica

Os dois tipos mais comuns de topologias lógicas são de transmissão e de passagem de token.

Transmissão - cada host endereça os dados a um determinado host ou a todos os hosts conectados em uma rede.

Token - controla o acesso à rede passando um token eletrônico seqüencialmente a cada host. Ao receber o token, o host poderá enviar dados na rede. Se não tiver dados para enviar, o host passa o token para o host seguinte e o processo se repete automaticamente.

Organizações de Padrões

Várias organizações mundiais de padrões são responsáveis pela definição dos padrões de rede. Os padrões são usados pelos fabricantes como uma base para o desenvolvimento de tecnologia, especialmente tecnologias de comunicações e de rede. A tecnologia de padronização assegura que os dispositivos que você usa serão compatíveis com outros dispositivos que utilizam a mesma tecnologia.

Ethernet

Os protocolos Ethernet descrevem as regras que controlam como ocorre a comunicação em uma rede Ethernet. Para garantir que todos os dispositivos Ethernet sejam compatíveis uns com os outros, a IEEE desenvolveu padrões para os fabricantes e os programadores seguirem no desenvolvimento de dispositivos Ethernet.

IEEE 802,3A arquitetura Ethernet é baseada no padrão IEEE 802.3. O padrão IEEE 802.3 especifica que uma rede implemente o método de controle de acesso CSMA/CD.

No CSMA/CD, todas as estações finais "ouvem" o fio da rede buscando uma liberação para enviar dados. Esse processo é similar a esperar pelo sinal de linha em um telefone antes de discar um número. Quando a estação final detectar que nenhum outro host está transmitindo, a estação final tentará enviar os dados.

10BASE-TA 10BASE-T é uma tecnologia Ethernet que usa a topologia estrela. A 10BASE-T é uma arquitetura Ethernet popular cujos recursos estão indicados em seu nome:

* O dez (10) representa uma velocidade de 10 Mbps.

* O BASE representa a transmissão de banda básica. Na transmissão de banda básica, a largura de banda completa de um cabo é usada para um tipo de sinal.

* O T representa o cabeamento de cobre de par trançado.

10BASE-TVantagens

A instalação do cabo é econômica comparada com a instalação da fibra óptica.

Os cabos são finos, flexíveis e mais fáceis de instalar do que o cabeamento coaxial.

Os equipamentos e os cabos são fáceis de atualizar.

Desvantagens

O comprimento máximo de um segmento 10BASE-T é de apenas 100 m (328 pés).

Os cabos são suscetíveis a interferência eletromagnética (EMI, electromagnetic interference).

Fast EthernetAs altas demandas de largura de banda de muitos aplicativos modernos, como videoconferência ao vivo e áudio de fluxo contínuo, geraram uma necessidade de velocidades mais altas de transferência de dados. Muitas redes requerem mais largura de banda do que a Ethernet de 10 Mbps pode oferecer .

A 100BASE-TX é muito mais rápida do que a 10BASE-T e tem uma largura de banda teórica de 100 Mbps.

100BASE-TXVantagens

A velocidade de 100 Mbps, as taxas de transferência da 100BASE-TX são dez vezes maiores que a da 10BASE-T.

A 100BASE-X usa cabeamento de par trançado, que é econômico e fácil de instalar.

Desvantagens

* O comprimento máximo de um segmento 100BASE-TX é de somente 100 m (328 pés).

* Os cabos são suscetíveis a interferência eletromagnética (EMI, electromagnetic interference).

1000BASE-TA 1000BASE -T é comumente conhecida como Gigabit Ethernet. A Gigabit Ethernet é uma arquitetura de LAN.

VantagensA arquitetura 1000BASE-T suporta taxas de transferência de dados de 1 Gbps. À velocidade de 1 Gbps, essa arquitetura é dez vezes mais rápida do que a Fast Ethernet, e 100 vezes mais rápida do que a Ethernet. Esse aumento na velocidade permite a implementação de aplicativos que fazem uso intensivo de largura de banda, como aplicativos de vídeo ao vivo.

A arquitetura 1000BASE-T apresenta uma interoperabilidade com a 10BASE-T e a 100BASE-TX.

1000BASE-T

Desvantagens

O comprimento máximo de um segmento 1000BASE-T é de apenas 100 m (328 pés).

É suscetível a interferência.

NICs e switches de gigabit são caros.

É necessário equipamento adicional.

Modelo TCP/IP

fornece uma estrutura comum de referência para o desenvolvimento dos protocolos usados na Internet. Esse modelo consiste em camadas que executam funções necessárias para preparar os dados para transmissão em uma rede.

Camadas do Modelo TCP/IP

Camada de aplicatico

Camada de transporte

Camada internet

Camada de acesso a rede

Modelo OSI

O modelo OSI é uma estrutura padrão da indústria usada para dividir as comunicações de rede em sete camadas distintas. Embora existam outros modelos, a maioria dos fornecedores de rede atuais criam seus produtos usando essa estrutura.

Modelo OSI

Camada de aplicativo

Camada apresentação

Camada sessão

Camada transporte

Camada rede

Camada vinculo de dados

Camada fisica

Placa de Rede

É necessário ter uma placa de interface de rede (NIC, network interface card) para se conectar à Internet. A NIC pode vir pré-instalada ou você pode ter adquirido uma por conta própria. Em alguns casos raros, talvez você tenha que atualizar o driver. Você pode usar o disco do driver que vem com a placa-mãe ou com a placa do adaptador, ou pode fornecer um driver que você tenha feito download do fabricante.

ModemUm modem é um dispositivo eletrônico que transfere dados entre computadores usando sinais análogos em uma linha telefônica.

O modem converte os dados digitais em sinais análogos para transmissão. O modem na extremidade receptora converte novamente os sinais análogos em dados digitais a ser interpretados pelo computador. O processo de conversão de sinais análogos em digitais e, depois, de digitais em análogos é chamado de modulação/demodulação.

Conectividade

Existem várias maneiras de se conectar à Internet. Empresas de telecomunicações privadas, telefone, cabo e satélite oferecem conexões com a Internet para empresas e uso residencial.

Tipos de conexão com a internet

Telefone analógico - Essa tecnologia usa linhas telefônicas de voz padrão. Esse tipo de serviço usa um modem para fazer uma ligação telefônica para outro modem em um local remoto, como um provedor. A largura de banda máxima usando um modem analógico é de 56 Kbps, mas, na realidade, é normalmente bem inferior a isso. Um modem analógico não é uma boa solução para as demandas de redes movimentadas.

Desvantagens – 1) A linha telefônica não pode ser usada para chamadas de voz enquanto o modem estiver em uso.

2 )a largura de banda fornecida pelo serviço telefônico analógico é limitada.

Tipos de conexão com a internet

ISDN - O ISDN é um padrão para enviar voz, vídeo e dados por cabos normais de telefone. A tecnologia ISDN usa os fios de telefone como um serviço telefônico analógico. No entanto, o ISDN usa tecnologia digital para carregar os dados. Como ele usa tecnologia digital, o ISDN fornece uma tranasferência de dados de maior velocidade e voz com maior qualidade do que o serviço telefônico analógico tradicional.

Tipos de conexão com a internet

DSL - DSL é uma tecnologia contínua. “Contínua” significa que não há necessidade de discar a cada vez para se conectar à Internet. O DSL usa as linhas telefônicas de cobre existentes para fornecer comunicação de dados digital de alta velocidade entre os usuários finais e as empresas telefônicas.

Tipos de conexão com a internet

ADSL - é atualmente a tecnologia DSL mais comumente usada. O ADSL possui recursos de largura de banda diferentes em cada direção. Ele possui uma velocidade de downstream rápida – normalmente 1,5 Mbps. Downstream é o processo de transferir dados do servidor para o usuário final.

Banda LargaBanda larga é uma técnica usada para transmitir e receber vários sinais usando várias freqüências por um cabo.

A banda larga é um método de sinalização que usa uma ampla variedade de freqüências que podem adicionalmente ser divididas em canais. Em rede, o termo banda larga descreve os métodos de comunicação que transmitem dois ou mais sinais ao mesmo tempo. Enviar dois ou mais sinais simultaneamente aumenta a taxa de transmissão.

Algumas conexões de rede e banda larga comuns incluem cabo, DSL, ISDN e satélite.Cabo - Um modem a cabo conecta seu computador à empresa de cabo usando o mesmo cabo coaxial que conecta à sua televisão a cabo.

DSL - os sinais de voz e dados são carregados em diferentes freqüências nos fios de cobre dos telefones. Um filtro é usado para impedir que os sinais DSL interfiram nos sinais de telefone.

ISDN - usa vários canais e pode carregar tipos diferentes de serviços; carrega voz, video e dados.

Satélite - é uma alternativa para os clientes que não podem obter conexões a cabo ou DSL. Uma conexão via satélite não requer uma lilnha telefônica ou um cabo, mas usa uma antena parabólica para comunicação bidirecional.

Outras formas de conectividade

VoIP (Voice over IP, voz sobre IP) é um método de fazer chamadas telefõnicas pelas redes de dados e pela Internet. O VoIP converte os sinais analógicos de nossas vozes em informações digitais transportadas em pacotes IP.

Manutenção PreventivaEm uma organização, se houver um computador apresentando defeitos, geralmente apenas um usuário será afetado. Mas se a rede estiver apresentando problemas, vários ou todos os usuários ficarão sem poder trabalhar.

Um dos maiores problemas com os dispositivos de rede, especialmente na sala do servidor, é o calor.

A manutenção preventiva envolve verificar se os vários componentes de uma rede estão desgastados. Verifique a condição dos cabos da rede porque eles são movidos, desconectados e chutados muitas vezes. Vários problemas da rede podem ser devido a um cabo com defeito.

Processo de solução de problemas em uma rede

Coletar dados do cliente

Verificar problemas óbvios

Tentar soluçoes rapidas primeiro

Coletar dados do computador

Avaliar o problema e implementar soluçoes

Concluir o processo com o cliente