Apostila de Tele-Redes -...

Apostila de Tele-Redes V.2

Apostila de Tele-Redes

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Índice

1 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS INFORMATIZADOS .................................................................... 4

1.1 SISTEMAS MONOUSUÁRIOS ................................................................................................................. 4

1.1.1 Monotarefa ................................................................................................................................. 4

1.1.2 Multitarefa .................................................................................................................................. 4

1.2 SISTEMAS MULTIUSUÁRIOS ................................................................................................................. 5

1.2.1 Computadores de Grande Porte (MainFrames) ......................................................................... 5

1.2.2 Microcomputadores .................................................................................................................... 5

1.3 SISTEMA DE REDES .............................................................................................................................. 6

1.3.1 Sistemas Ponto-a-Ponto ............................................................................................................. 6

1.3.2 Sistemas com Servidores Dedicados .......................................................................................... 6

1.4 SISTEMAS HETEROGÊNEOS .................................................................................................................. 7

1.5 SISTEMAS DISTRIBUÍDOS ..................................................................................................................... 8

2 REDES DE COMUNICAÇÕES ............................................................................................................. 9

2.1 IMPORTÂNCIA DAS REDES ................................................................................................................... 9

2.1.1 Compartilhamento de Recursos ................................................................................................. 9

2.1.2 Confiabilidade ............................................................................................................................ 9

2.1.3 Redução de Custos ..................................................................................................................... 9

2.1.4 Escalabilidade ............................................................................................................................ 9

2.1.5 Meio de Comunicação ................................................................................................................ 9

2.2 FUNÇÕES DOS COMPUTADORES NAS REDES ...................................................................................... 10

2.2.1 Clientes ..................................................................................................................................... 10

2.2.2 Servidores ................................................................................................................................. 10

2.3 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES .............................................................................................................. 10

2.3.1 Classificação Pela Distribuição dos Processadores ................................................................ 10

2.3.1.1 Redes Confinadas ................................................................................................................. 11

2.3.1.2 Redes Geograficamente Distribuídas .................................................................................... 11

2.3.2 Classificação das Redes pelas Distâncias ................................................................................ 12

2.3.2.1 Redes Locais ( Local Area Networks - LANs) ..................................................................... 12

2.3.2.2 Redes Metropolitanas ........................................................................................................... 13

2.3.2.3 Redes Remotas (Wide Area Networks - WANs) ................................................................... 13

3 SISTEMAS OPERACIONAIS DE REDE ........................................................................................... 13

3.1 GERENCIAMENTO DE HARDWARE ...................................................................................................... 14

3.2 GERENCIAMENTO DE SOFTWARE ....................................................................................................... 14

3.3 GERENCIAMENTO DE MEMÓRIA ......................................................................................................... 14

3.4 GERENCIAMENTO DE DADOS ............................................................................................................. 14

4 TOPOLOGIAS ....................................................................................................................................... 14

4.1 LINHAS DE COMUNICAÇÃO ................................................................................................................ 14

4.1.1 Enlaces Físicos ......................................................................................................................... 15

4.1.1.1 Ligações ponto-a-ponto ........................................................................................................ 15

4.1.1.2 Ligação Multiponto .............................................................................................................. 15

4.1.2 Modos de Comunicação ........................................................................................................... 15

4.1.2.1 Modo Simplex ...................................................................................................................... 15

4.1.2.2 Modo Half-Duplex ............................................................................................................... 15

4.1.2.3 Modo Full-Duplex ................................................................................................................ 15

4.2 TOPOLOGIA LÓGICA .......................................................................................................................... 15

4.2.1 Broadcast ou Difusão: .............................................................................................................. 15

4.2.1.1 Multicast ou Multicast IP ................................................................................................... 16

4.2.1.2 Unicast .................................................................................................................................. 16

4.2.2 Token-Ring: .............................................................................................................................. 16

4.3 TOPOLOGIAS FÍSICAS ......................................................................................................................... 16

4.3.1 Topologia Barramento (ou Bus) ............................................................................................... 17

4.3.2 Topologia Estrela: .................................................................................................................... 18

4.3.3 Topologia Anel ......................................................................................................................... 19

4.3.3.1 Anel FDDI ............................................................................................................................ 19


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4.3.4 Topologia Malha ...................................................................................................................... 20

4.3.4.1 Malha Parcial ........................................................................................................................ 20

4.3.4.2 Malha Total ........................................................................................................................... 20

4.3.5 Topologia Hierárquica ou Arvore ............................................................................................ 21

4.3.6 Topologia Híbrida .................................................................................................................... 21

5 PLACAS ADAPTADORAS DE REDE................................................................................................. 22

5.1 CONTROLE DE ACESSO AO MEIO FÍSICO (M.A.C.) ............................................................................. 23

5.1.1 CSMA ....................................................................................................................................... 23

5.1.2 Chamada .................................................................................................................................. 23

5.1.3 Passagem de Ficha ................................................................................................................... 24


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1 Introdução aos Sistemas Informatizados

Os computadores podem ser estudos à partir de suas instalações nos seguintes sistemas:

1.1 Sistemas Monousuários

1.1.1 Monotarefa Os computadores são subutilizados na sua capacidade de processamento, obriga uma repetição de recursos não compartilhados, como impressoras, scanners, Leitores de CD-Rom. Nesse sistema monotarefa uma determinada tarefa de ser encerrada ou interrompida para uma nova tarefa ser iniciada. .

Figura 1 Sistema Monousuário – MonoTarefa

1.1.2 Multitarefa Os computadores são mais bem utilizados, na sua capacidade de processamento, porém, a repetição de recursos não compartilhados, permanece. Nesses sistemas multitarefa as tarefas não são encerradas ou interrompidas para uma nova tarefa ser iniciada. O desenvolvimento das múltiplas tarefas com comprometimento de desempenho das demais, é chamado de Multitarefa Cooperativa. A multitarefa totalmente independente, onde cada tarefa não interfere nas demais, é chamado Multitarefa Preemptiva. Normalmente conseguida plenamente no Sistemas operacionais que criam Máquina Virtuais.

Figura 2 Sistema Monousuário - Multitarefa

Hardware

Sis.Op. Monousuário - Monotarefa

Usuário

Aplicativo Impressora

Scanner

Hardware

Sis.Op. Monousuário - Multitarefa

Usuário

Aplicativo Impressora

Scanner

Aplicativo


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1.2 Sistemas Multiusuários Os sistemas multiusuários foram desenvolvidos para melhor aproveitar equipamentos com grande capacidade de processamento, possibilidades de expansões das quantidades de discos, memórias, porém no inicio, seu uso era restrito a um único usuário. Com as máquinas virtuais foi possível destinar para cada usuário, uma parcela independente de Tempo de Processamento (time-sharing), uma parcela de memória RAM, de área de disco. A comunicação com os usuários era via terminais sem processador, também chamados “Terminais-Burros”. Todo o processamento era centralizado nos processadores do computador. Os microcomputadores conseguem parcialmente, isso com a virtualização., que permite o uso de diversos sistemas operacionais, rodando seus aplicativos em máquinas virtuais independentes.

1.2.1 Computadores de Grande Porte (MainFrames) O compartilhamento de hardware muito caro, de modo seguro, sem que as “seções de trabalho” interferissem uma com as outras foi a criação de máquinas virtuais (VM).

Figura 3 Sistema Multiusuários

1.2.2 Microcomputadores Com aumento da capacidade de processamento dos microcomputadores, os sistemas operacionais convencionai e suas aplicações, utilizam aproximadamente 20% de sua capacidade total, com isso o trabalho em máquinas virtuais, pode ser retomado.

Figura 4 Virtualização em Microcomputadores

Hardware Escalável

Sis.Op. Multiusuários

Usuário 1

Aplicativo

Usuário 2

Aplicativo

Usuário 3

Aplicativo

Máquina Virtual


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Esse tipo de arquitetura aproveita a totalidade das instalações com emprego de máquinas virtuais, onde são instalados sistemas operacionais e aplicativos para os mesmos, e rodam ao mesmo tempo (multitarefa preemptiva), sem conflitos. Um sistema operacional-base, roda via browser, uma tela com o Gerador da Virtualização, que permite criar, máquinas-virtuais, onde se especifica: Sistema-Operacional, Memória destinada, parcela de disco destinada, comunicação disponível. Esse trabalho pode ocorrer de modo simultâneo, montando várias máquinas virtuais. Os vários usuários se conectam a esses Servidores com máquinas virtuais, através de computadores destop (mesa), Notebooks e Terminais Thin-Client (Diskless).

1.3 Sistema de Redes São sistemas que visaram os compartilhamentos, inicialmente de hardware caros, como: Impressoras, Unidade Óticas, Unidades de Backup ( fitas ) etc. Também foi possível o compartilhamento de dados (pastas ou arquivos), com possibilidades de personalização do acesso ( só leitura ou acesso completo ), através de senhas diferentes para cada tipo em cada recurso.

1.3.1 Sistemas Ponto-a-Ponto Essa instalação baseava-se no modelo de comunicação ponto-a-ponto (todos são cliente e todo são servidores), sem presença de servidor-dedicado. Acima de 10 computadores, a excessiva transmissão de dados reduz o desempenho do conjunto. As vantagens dos sistemas ponto-a-ponto são: a possibilidade de montar redes com poucos computadores, permite empregos de hardware mais modestos, os sistemas operacionais são todos para desktop. Todos os computadores podem ser servidores: quando permitem aos demais o acesso aos seus arquivos e periféricos, são clientes: quando acessam os arquivos e dispositivos de outros computadores. Os possíveis controles de acesso podem ser: nenhum, Só Leitura (read-only), Leitura/Gravação (read/write).

Figura 5 Rede Ponto-a-Ponto (Workgroup)

1.3.2 Sistemas com Servidores Dedicados Os sistemas operacionais com suporte a rede mais sofisticados, exigiam um servidor-dedicado (computador não utilizados pelos usuários) e conectavam os demais computadores como clientes. As vantagens dessa instalação são: Gerenciamento de Usuários, Possibilidade de criação de Grupos de usuários, Gerenciamento de recursos detalhado, Controles estendidos: Leitura, Leitura/Gravação, Listagem de Arquivos, Gravação, Execução, Proprietário. Dados completos de identificação de usuários, calendário e horários acesso de permitido. Controle dos hardware-clientes pelos servidores (como Usuários), personalização de funções para os servidores, com versões específicas para as funções: Servidor Web, Servidor Banco-de-Dados, Servidor de E-Mails, Servidor de Impressão.


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Desvantagens de instalação é a necessidade de profissionais com um mínimo de conhecimento sobre esses sistemas operacionais, licenças especiais para cada servidor, licenças de acesso aos servidores para cada computador-cliente, anti-virus especializados para uso em rede. Esses softwares e sistemas operacionais são muito mais caros que os sistemas operacionais desktop.

Figura 6 Rede com Servidor Dedicado

1.4 Sistemas Heterogêneos

São os sistemas em que diversas plataformas de computadores como Mainframes (Computadores de grande Porte), Superminicomputadores, Minicomputadores, Microcomputadores, que empregando os mais diferentes tipos de sistemas operacionais como Unix, Linux, Windows, etc conseguem se interconectar e transmitir dados. A rede americana Arpanet foi o mais famoso sistema heterogêneo, e tão eficiente que virou a Internet.

Figura 7 - Sistemas Heterogêneos


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Nos sistemas heterogêneos as diferenças além dos tipos diferentes de sistemas operacionais, encontramos também diferentes tipos de arquiteturas de processadores (CISC,RISC, Híbridos) desenvolvidos para diferentes necessidades: Indústria, Comércio, Engenharia, Simulações, Metereologia etc.

1.5 Sistemas Distribuídos São sistemas onde as aplicações computacionais passam por uma mudança conceitual, onde a aplicação tradicional composta por vários processos, existentes em cada um dos computadores conectados, que buscavam seus dados no servidores de arquivos das redes locais, são agora modelados segundo suas funções em processos clientes e processos servidores. A iteração entre esses processos através das redes locais comporá a aplicação final, denominada Aplicação Distribuída. Essa separação dos processos permitiu a especialização dos mesmos, assim, processos clientes tem preocupação com sua interface com os usuários, buscando reduzir sua exigências de hardware para permitir o emprego de computadores cada vez mais baratos e com menor capacidade de processamento.

AplicaçõesClientes

AplicaçõesServidoras

RecursosDe

RedeServidor deContas de Usuários

Servidor deAplicações

Servidor deBanco de

Dados

Servidor deWeb

Figura 8 - Aplicações Distribuídas

Dessa categoria nascem os NetPcs (Intel), NCs (Sun), ThinClients etc, arquitetura que dispensam o uso dos discos rígidos, desenvolvem seus trabalhos nos browsers. Podemos encontrar evoluções dessa arquitetura como os Software como Serviço (SaaS).

Figura 9 Software como Serviço

Aplicação Distribuída

Processos Servidores

Recursos De Rede

Processos Clientes


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2 Redes de Comunicações

2.1 Importância das Redes

Sua importância como estrutura de comunicação nas empresas afeta muitos aspectos das empresas, destacaremos apenas alguns:

2.1.1 Compartilhamento de Recursos As redes conseguiram promover o acesso de uma quantidade maior de usuários aos hardwares mais caros (unidade de fita de backup, gravadores de discos etc), permite centralizar impressoras, permite a criação de bancos de dados centralizados com controles de acesso diferenciados.

2.1.2 Confiabilidade

As redes conseguiram estabelecer uma maior confiabilidade nos sistemas informatizados, de modo que os usuários de aplicações criticas consigam alternativas de trabalho mesmo em sistemas com degradação de desempenho, ou mesmo falhando, possam ser isolados e os sistemas críticos mantidos ativos. Essa mesma confiabilidade nas redes estimulou as mudanças no desenvolvimento de sistemas, permitindo que as aplicações pudessem ser desmembradas em aplicações-cliente e aplicações-servidoras, ficando mais otimizadas para cada perfil de trabalho.

2.1.3 Redução de Custos Apesar do desempenho notadamente superior aos microcomputadores, os computadores de grande porte sempre apresentaram problemas de custos elevados tanto de implantação quanto de manutenção. Os microcomputadores atingiram uma confiabilidade como ambiente para as redes por caminhos meio acidentados ( downsizing x rightsizing), e atualmente, é a plataforma mais popular nas redes. Seu custo comparado com o grande porte é notadamente menor.

2.1.4 Escalabilidade

A escalabilidade permite que as redes possam evoluir conforme as necessidades da empresa, permitindo um aumento até programado da potência da rede, através de investimento progressivo, o que facilita uma implantação.

2.1.5 Meio de Comunicação As redes constituem uma estrutura de comunicação formidável pois permitiram toda uma gama de meios de comunicação:

• Correio Eletrônico

• Agenda Pessoal e Corporativa

• Chat

• Fóruns

• Telefonia Voz-sobre-IP ( VoIP )


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Figura 10 Exemplo de Instalação VoIP

2.2 Funções dos Computadores nas Redes

2.2.1 Clientes Desenvolve as Interações com os Usuários, necessitam de Interface Gráfica de Usuário (GUI para tornar as funções mais agradáveis), Processam dados, dependem dos servidores para cumprir as suas tarefas. Desenvolvem tarefas de apoio aos usuários como: verificação de erros em discos, desfragmentação dos discos, pesquisas de vírus nos arquivos, desenvolvem filtros para melhorar a segurança dos trabalhos.

2.2.2 Servidores Não necessitam obrigatoriamente das GUI, promovem operações administrativas e de gerenciamento. O seu emprego como console administrativo, não deve ser empregados para rodar tarefas de clientes, sob pena de prejudicar o processamento dos serviços de servidor. Devem apresentar personalização para uma única finalizada como servidor ( Impressão, Mail, Banco-de-Dados etc), para se obter o seu melhor desempenho. As softwares ferramentas com anti-vírus são personalizados para servidores. Personalizações mais comuns:

• Banco-de-Dados (Database Server) • Fornecedor de Aplicações (Application Server) • Correio Eletrônico (Mail Server) • Serviços de Diretórios ( Directory Server) • Impressão (Printer Server)

Seu hardware é especializado, empregando os melhores processadores, a maior quantidade de memória, e pode ter seu gabinete nos seguintes modelos mais populares: Torres, Chassi com Lâminas, Racks de 19” com Servidores Modulares montados nos racks ( altura em 1U = 43,44mm)

2.3 Classificação das Redes Redes de computadores podem ser classificadas sob diversos aspectos, distribuição dos processadores, Distância entre os componentes da rede, Velocidade de Transferência dos Dados etc.

2.3.1 Classificação Pela Distribuição dos Processadores Nas redes de computadores grande porte, a escalabilidade da instalação que permitia a expansão da potência de processamento do computador, permitia que módulos de processamento fossem adicionados ao computador já instalado. Dada às dimensões desses componentes, em muitos casos não havia espaço físico para acomodar esses novos componentes, daí a possibilidade de instalar esses componentes em


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outros prédios e promover sua conexão por cabeamentos. Em muitos casos em muitos casos, podiam existir instalações de computadores distintas, que num determinado momento, uma tarefa podia exigir um poder de processamento muito grande, e interligavam essas instalações apenas para cumprir essa tarefa.

2.3.1.1 Redes Confinadas

As redes são chamadas Redes Confinadas quando as distâncias entre os módulos processadores são menores que alguns poucos metros. Redes Locais de Computadores são sistemas cujas distâncias entre os módulos processadores se enquadram na faixa de alguns poucos metros a alguns poucos quilômetros.

2.3.1.2 Redes Geograficamente Distribuídas

Sistemas de redes cuja dispersão dos processadores é maior do que alguns quilômetros são chamadas Redes Geograficamente Distribuídas. Nasceu da falta de espaço para expansão das instalações de redes confinadas, sendo que essa distribuição dos recursos popularizou o acesso aos recursos de informática. Os microcomputadores têm uma grande ociosidade no emprego dos processadores, que despertou o interesse de compartilhar essa capacidade ociosa dos processadores no processamento das linhas de processamentos (threads), de outros computadores, através de softwares específicos. Esses conjuntos de computadores conectados, atendendo às linhas de processamento, transmitidos pela redes e até pela Internet, foram denominados Grades ou Grids de computadores.

Figura 11 Projeto PAUÁ da HP e as Universidades brasileiras

Esse conceito entre microcomputadores está se popularizando pelas redes acadêmicas que promovem o compartilhamento de poder de processamento para as aplicações científicas


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que necessitam do recurso. Essas redes criadas pelas universidades e governos são chamadas de Grids. Os Grids de Computação ou Computação em Grade já despertaram o interesse empresarial pelo fato de eliminar as ilhas de processamento, onde o poder de processamento dos computadores ociosos, atualmente mão aproveitados, podem ser distribuídos pela empresa.

No Brasil as parcerias com empresas do governo com empresas privadas também já estam ocorrendo, a Oracle já lançou um banco de dados especial para grade, a Universidade Estadual de São Paulo já tem curso especial para computação em grade.

Figura 12 Diagrama do Grid da UNESP – Inicio 2009 (maior da América Latina)

2.3.2 Classificação das Redes pelas Distâncias

Essa classificação é mais comum, e fabricantes de soluções de hardware e software, bem como as literaturas técnicas empregam amplamente essa classificação.

2.3.2.1 Redes Locais ( Local Area Networks - LANs)

Redes locais surgiram para viabilizar a troca e o compartilhamento de informações e dispositivos periféricos( recursos de hardware e software), preservando a independência das várias estações de processamento, e permitindo a integração em ambientes de trabalho cooperativo. Pode-se caracterizar uma rede local com sendo uma rede que permite a interconexão de equipamentos de transmissão de dados numa pequena região com distâncias entre 100m e 25Km embora as limitações associadas às técnicas utilizadas em redes locais não imponham limites a essas distâncias. Outras características típicas encontradas e comumente associadas a rede locais são :

• Altas taxas de transmissão (de 10Mbps a 10Gbps).

Figura 13 - Redes Locais


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• Baixas taxas de erros. • Em geral elas são de propriedade privada.

2.3.2.2 Redes Metropolitanas

Quando a distância de ligação entre os usuários de uma empresa começa a atingir distância inter-bairros, por exemplo, chamamos esses sistemas não mais de rede locais, mas de Redes Metropolitanas (Metropolitan Area Networks - MANs).

Comumente empregam algum tipo de comunicação de dados, como linha de dados privativas (LP), ou

conexões de rádio de micro-ondas, para conectar grupo de usuários da empresa. O caráter dessas comunicações é a transmissão de dados e de processamento, e não o compartilhamento de dispositivos.

2.3.2.3 Redes Remotas (Wide Area Networks - WANs)

Surgiu da necessidade grande corporações conectar a administração de suas unidades, com inicio nos terminais-burros, via linhas-privativas de dados. Essas necessidades passaram a atender a necessidade de distribuir os processadores, por razões físicas (falta de espaço). Com popularização dos recursos de informática, um investimento público passou a ser feito no setor e, essas comunicações passaram a ser mais populares e mais baratas, que levou a uma rede mundial de dados (Internet). O perfil dessas comunicações foi transmissão exclusiva de dados, durante muito tempo, com um continuo aumento da popularidade dos recursos. Essas redes montadas permitiram seu emprego como canal de comunicação, onde a Internet conduz os dados, agora corporativos. Ganha capacidade, e permite o compartilhamento de processamentos remotos, feitos inicialmente pelas grades (grids) públicas de computadores. Grandes corporações desenvolvem aplicativos de escritórios que podem ser acessadas remotas de suas redes como se fossem serviços da Internet. Ainda por problemas de custo, as velocidades de transmissão empregadas podem, ainda hoje, serem baixas, da ordem de algumas dezenas de Kilobits/segundo. Existem em alguns países redes com conexões na casa de Gigabits/Segundo.

3 Sistemas Operacionais de Rede

As funções básicas do sistema operacional de rede podem ser várias, listamos abaixo algumas, lembrando sempre que maior quantidade de funções são atribuídas a um servidor, maior demanda de recursos de processamento, armazenamento etc, ocorrerá e ,

Figura 14 Redes Metropolitanas


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normalmente resolvemos problemas com desempenho destinando um ou mais servidores para as funções mais sobrecarregadas.

3.1 Gerenciamento de hardware O gerenciamento de hardware desenvolvido pelos servidores abrange uma gama grande de funções básicas como:

• Montagem de Clusters de computadores; • Funções de criação e manutenção de conjunto de discos rígidos (RAID). • Medidas de desempenho dos mais diversos itens como: Processadores, Memória,

Discos, Arquivos de paginação (Swapping), Placas de Adaptadoras de Redes. • Detecção de presença de hardware e seu controle

3.2 Gerenciamento de software O gerenciamento de software desenvolvido pelos servidores pode atender a funções como:

• Distribuição de Novos Software (instalações remotas); • Checagem e Atualizações dos Softwares dos Computadores dos Usuários. • Antí-virus do Servidores e Distribuição das atualizações diárias dos clientes. • Rotinas para gerenciamentos das contas dos usuários.

3.3 Gerenciamento de memória O gerenciamento de Memória desenvolvido pelos servidores abrange uma gama grande de funções básicas como:

• Monitoramento dos processos rodando, no servidor, para evitar consumo excessivo de memória por um único processo.

• Controle sobre a quantidade de processos rodando ao mesmo tempo; • Evitar que a falta de memória adequada, provoque excessivos acessos de disco

para fazer Swapping da Memória.

3.4 Gerenciamento de dados Esse gerenciamento de dados é de uma importância extrema nos servidores, tanto que normalmente existem servidores totalmente dedicados para essa tarefa, pois além das funções normais de escrita e leitura dos dados, aparecem funções como velocidade de recuperação dos dados, integridade dos dados, backup especializados (cartuchos). Outras funções como segurança dos dados, passam a contar com recursos como critptografia para armazenamentos, anti-virus especiais para servidores etc.

4 TOPOLOGIAS

É uma das questões vitais na construção de qualquer sistema de comunicação e a topologia de uma rede de comunicação irá, muitas vezes caracterizar seu tipo, eficiência e velocidade. A topologia refere-se a forma com que os enlaces físicos e os nós de comunicação estão organizados, determinando os caminhos físicos existentes e utilizáveis entre quaisquer pares de estações conectadas a essa rede.

4.1 Linhas de Comunicação Na organização dos enlaces físicos num sistema, encontramos diversas formas de utilização das linhas de comunicação.


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4.1.1 Enlaces Físicos As ligações físicas podem ser de dois tipos:

• Ponto-a-ponto

• Multiponto.

4.1.1.1 Ligações ponto-a-ponto

Caracterizam-se pela presença de apenas dois pontos de comunicação, um em cada extremidade do enlace ou ligação.

4.1.1.2 Ligação Multiponto

Nas ligações multiponto observa-se a presença de três ou mais dispositivos de comunicação com possibilidade de utilização do mesmo enlace.

4.1.2 Modos de Comunicação A comunicação no enlace refere-se a utilização do meio físico que conecta estações, e pode ser:

4.1.2.1 Modo Simplex

No modo Simplex o enlace é utilizado apenas em um dos dois possíveis sentidos de transmissão.

4.1.2.2 Modo Half-Duplex

Nesse modo o enlace é utilizado nos dois possíveis sentidos de transmissão, porém apenas um por vez.

4.1.2.3 Modo Full-Duplex

Esse é o modo onde o enlace é utilizado nos dois possíveis sentidos de transmissão simultaneamente.

4.2 Topologia Lógica

Classifica os modos como os dados são transmitidos pelas redes, sendo esse métodos distintos:

4.2.1 Broadcast ou Difusão:


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Os dados são transmitidos em todas as direções do cabeamento, até atingir todos os computadores da rede.

ComputadorComputadorComputadorComputador

Hub

((( ( Broadcasting ) )))

ComputadorComputadorComputadorComputador

((( ( Broadcasting ) )))

Figura 15 Topologia Lógica Broadcasting

4.2.1.1 Multicast ou Multicast IP

Os dados são roteados para outros segmentos segmentos por roteadores ou switches com protocolos de rotadores (Layer 3). Os dados são enviados apenas para computadores específicos.

4.2.1.2 Unicast

Os dados são transmitidos até os switches onde recebem a conexão diretamente para o computador destino.

4.2.2 Token-Ring: Através de um pacote-padrão, único, que percorre de modo seqüencial, todos os computadores, checando a necessidade de transmitir dados. Os dados e endereçamento-destino, são atribuídos a esse pacote-padrão, e são transmitidos a cada um dos computadores, sempre na mesma seqüência, o garante ausência de colisão de dados.

ComputadorFora da

Transmissão

ComputadorFora da

Transmissão

ComputadorFora da

Transmissão

Computador AtualRecebe e Envia Dados

Multistation Acces Unit

OrientaçãoPacote-Padrão

de Dados

Figura 16 Topologia Lógica Token-Ring

4.3 Topologias Físicas


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TX

RX

COL

PWR

ACME Networks

Classifica as redes de acordo com o arranjo físico de seus componentes, não correspondendo ao modo de transmissão dos dados. Essas topologia físicas apresentam cinco arranjos básicos:

• Barramento (ou Bus),

• Estrela (ou Daisy),

• Anel (ou Ring).

• Malha (ou Mesh)

• Hierárquica ou Árvore (ou Tree)

• Hibridas

4.3.1 Topologia Barramento (ou Bus)

É topologia onde os computadores são conectados fisicamente a uma estrutura única de conexões, uma “barra”, onde as conexões dos computadores são montadas. Se uma falha ocorria nessa barra, qualquer transmissão de dados nessa barra era impedida, toda a estrutura falhava. É a topologia mais antiga onde as conexões ocorrem ao longo de um cabeamento,na opção de cabeamento mais cara que emprega cabo Coaxial Grosso, também conhecido por “Ethernet Padrão”. A maior estabilidade do cabeamento é obtida pelo cabeamento coaxial grosso, com emprego de transmissores/receptores (transceptores ou transceivers) que derivam as comunicações através de cabos especiais chamados “cabos de ligação”, que empregam o padrão de cabeamento chamado “AUI”.

Figura 17 Transceiver Conectando Cabo Ethernet Padrão

Server Computer Computer Computer Computer

Computer

Transceiver Transceiver Transceiver Transceiver

Cabo de Ligação( AUI )

Transceiver

Computer

Transceiver

Computer

Transceiver

Computer

Transceiver

Transceiver

Figura 18 Topologia Física - Barramento Coaxial Grosso ( ThickNet )

Na opção de cabeamento mais fina o cabeamento é na verdade uma seqüência de segmentos de cabos coaxiais finos interligados. Essa topologia apesar de barata não apresenta uma estabilidade de funcionamento adequada, pois os conectores apresentam muitas falhas de contato.


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ServidorDedicado

ComputadorCliente

ComputadorCliente

ComputadorCliente

ComputadorCliente

CompuitadorCliente

ComputadorCliente

ComputadorCliente

ComputadorCliente

Figura 19 Topologia Barramento – Coaxial Fino (ThinNet)

Nessa topologia encontramos uma única passagem do cabeamento, o que reduz gastos de cabos

4.3.2 Topologia Estrela:

Nessa topologia física todos os computadores apresentam conexões individuais, que nos casos de falha de cabeamento, o isolamento é apenas de um computador. Essa era a parcela vulnerável da topologia Barramento, no topologia Estrela é desenvolvida por um aparelho Centralizador de conexões. Inicialmente conectando esses cabeamentos os equipamentos eram Compartilhadores ou HUB, todas as conexões são atendidas simultaneamente. Podemos encontrar dois padrões de redes que empregam essa estrutura: as redes Ethernet e as redes Arcnet ( Attached Resource Computing+net). Uma evolução nessa topologia foi substituição dos Compartilhadores por Chaveadores (Switches), que atendem apenas as duas conexões diretamente envolvidas na transmissão dos dados. As conexões individuais na maior parte dos casos implicavam num gasto maior com cabos, além do gasto adicional com o aparelho (Hub ou Switch).


Hub

Computer Computer Computer Computer

Figura 20 - Topologia Física - Estrela Coaxial( Arcnet )


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Switch


Figura 21 Topologia Estrela - Ethernet Twisted Pair

4.3.3 Topologia Anel

Nessa topologia podem encontrados dois tipos de disposição dos cabos cujo nome surge da descrição esquemática das conexões num anel virtual. O primeiro, onde as placas de rede com dupla conexão permitia a montagem de anel duplo com fibra óticas

4.3.3.1 Anel FDDI

Através de suas placas de redes ou switches FDDI, são montados com um ou dois anéis de fibras-óticas. O anel simples permite o isolamento de computador com problemas a placa fecha as conexões e sempre transmite os dados. O Duplo anel permite conexões com uma redundância das rotas de envio dos dados e, através de controle externo essas portas podem isolar um segmento com problemas fechando a conexão entre os anéis Primário e Secundário.

O outro, onde atendimento seqüencial de chaveador chamado Multi-Station Access Unit (MAU ou MSAU) que ao atingir a última conexão e remetido a conexão para a primeira, estabelecendo um anel virtual.

Figura 22 Anel Duplo FDDI

AnelPrimário

AnelSecundário

A B

Condição Falha

Condição Normal

A B


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MSAU


Figura 23 - Rede Token-Ring

4.3.4 Topologia Malha

As malhas são as topologias onde cada ponto da rede vai estar conectado à vários pontos, de modo a promover a redundância de conexões. Essa topologia permite um redundância mais eficiente que a topologia anel duplo do fddi. São normalmente instalações de redes com Man ou Wan que apresentam esse nível de redundância de conexões, nas rede locais os backbones. Podem ser parcialmente conectadas chamadas de Malha Parcial (parcial-mesh) ou totalmente conectadas chamadas de Malhas Totais (full-mesh).

4.3.4.1 Malha Parcial

Permite uma redundância mínima de conexões, onde cada ponto se conecta pelo menos com dois outros pontos.

4.3.4.2 Malha Total

Permite uma redundância máxima de conexões, onde cada ponto se conecta pelo menos com dois outros pontos.

Figura 24 Malha Parcial

Figura 25 Malha Total


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4.3.5 Topologia Hierárquica ou Arvore Nessa topologia existe uma dependência total de ausência de falhas dos níveis superiores, sob pena de comprometer o funcionamento de uma parte da rede ou até mesmo da rede toda.

Figura 26 Topologia Hierárquica

4.3.6 Topologia Híbrida

Essa topologia mistura pelo menos duas topologias existentes, como por exemplo uma rede Anel (Fddi) conectando os Servidores e redes com topologia Estrela para conectar os usuários (clientes).

Figura 27 Topologia Híbrida


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5 Placas Adaptadoras de Rede

Essas placas adaptadoras de rede (NIC = Network Interface Card) são as responsáveis pela comunicação dos dados entre os computadores, empregando cabos (wired) ou sem cabos (wireless), podem vir embutidas nas placa-mãe (on-board) ou podem ser fora das placa-mãe (off-board). São nossa primeiras escolhas para a montagem de uma rede, pois a partir delas vamos comprar os demais equipamentos (hubs, switches, gateways, pontes etc) da nossa rede. Essas placas adaptadoras são elementos fundamentais para o bom funcionamento da nossa rede, por isso a importância da escolha de bons componentes, que ofereçam suportem aos sistemas operacionais novos e velhos. Sempre acompanharam o desenvolvimento das arquiteturas dos computadores, em especial nos microcomputadores, encontramos nics para todos os tipos de slots:

• International Standard Architecture - ISA – 8bits o Dip Switches o Jumpers

• International Standard Architecture - ISA – 8/16 bits

o Jumpers o Jumperless (EEPROM) – configuração por software

• Enhanced ISA - EISA – 16/32 bits

o Jumpers

• Micro Channel Architecture - MCA – 32 bits o Setup do IBM PS/2

• Personal Computer Memory Card International Association – PCMCIA – 32 bits

o Jumperless (EEPROM) – configuração por software o Plug-and-Play (PnP) – Configuração Automática

• Peripheral Component Interconnect – PCI / PCI-X – 64/32 bits

o Jumperless (EEPROM) – configuração por software o Plug-and-Play (PnP) – Configuração Automática

• Universal Serial Bus – USB o Plug-and-Play (PnP) – Configuração Automática

• Peripheral Component Interconnect Express – PCIe / PCI-E – 8 a 32 bits o Capacidade variável expressa qtd. de Caminhos de Comunicação. o 1x, 2x, 4x, 8x, 16x e 32x (em breve) o Versões: 1, 2 e 3.

Como placas adaptadoras que são elas apresentam um IRQ (Interruption Request) (irq mais comuns: 3, 4, 5, 9, 10) de hardware, que permite sua comunicação com o processador, apresentam também um Endereço Base de Memória (entre C000 e D800 ) para operações de buffer , um endereço de memória de I/O para troca de dados, com a faixa de endereços entre 0x240 e 0x340, sendo o default 0x300. Nas placas PnP os endereços de IRQ e Endereço Base de Memória são especiais. Pois as placas de rede além do hardware, essas placas deverão apresentar um bom suporte aos sistemas operacionais mais populares, tanto os comerciais (Microsoft, Novell, Unix ) quanto os Open Source (softwares livres: Linux, *BSD), sendo que os drivers (softwares responsáveis por fazer o sistema operacional controlar a placa de rede) deverão acompanhar a placa e deverão estar no site da empresa para as atualizações.


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5.1 Controle de Acesso ao Meio Físico (M.A.C.) Com as placas de rede nós podemos corrigir sinais amplificando-os, converter dados de um padrão para outro, estender uma transmissão de dados etc. Essas placas de rede apresentam um protocolo exclusivo para gerenciar o modo como a placa acessará o cabo de rede. Esse protocolo é conhecido por Controle de Acesso ao Meio Físico ( M.A.C. = Media Access Control ). Os MACs mais comuns são:

• Acesso Múltiplo com Detecção de Portadora ou CSMA (Carrier Sense Multiple

Access)

• Chamada

• Passagem de Ficha (ou Staff)

5.1.1 CSMA

É o protocolo que detecta a passagem de dados antes de envio, “ouvindo” (mede a tensão) o cabeamento, caso não haja dados passando a placa inicia a transmissão. Esse protocolo evoluiu para o CSMA/CD (Carrier Sense with Multiple Access/Collision Detection) - onde o protocolo passou a detectar as colisões durante as transmissões, gerando aviso de colisão. As colisões ocorrem quando duas placas tentam enviar os dados no mesmo instante. Esse evento poderá aumentar de freqüência na medida que aumentamos a quantidade de computadores no mesmo segmento de rede. Podemos adotar com um valor, prático, de trinta computadores por segmento de rede, sempre dependo do tipo de utilização da rede. Se a capacidade de detecção de dados no cabeamento da placa de rede ficar comprometida por alguma falha esses eventos de colisão também aumenta. Após a colisão as NICs que transmitiam nos instantes próximos à colisão, iniciam uma contagem de um número aleatório e repetem a última transmissão, que se ninguém aguarda esses dados eles serão ignorados.

5.1.2 Chamada As placas de rede Arcnet apresentam um protocolo de controle baseado na numeração dessas placas. Essa numeração que varia de 0 a 255, é atribuída pelo usuário. Essas placas são conectadas por cabos coaxiais diretamente ao hub, através de conexões individuais. O controle da rede fica a cargo da placa ligada com menor número, que promove uma chamada das demais placas através de um broadcasting no cabeamento. As placas responderam na sua vez, transmitindo seus dados por broadcasting para toda a rede, sem colisão de dados pois será apenas um computador transmitindo. Quando um computador é desligado ou ligado ocorre um processo chamado “RECON”, que irá recontar as placas e determinar quem chama.


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5.1.3 Passagem de Ficha

É o processo das placas de rede Token-Ring, que se caracteriza por um chaveador seqüencial que conecta as placas de rede, e estabelece um sentido para as conexões. Por essas conexões trafega um pacote-padrão de dados vazio, que percorre seqüencialmente os computadores sendo recebido pelo computador da vez, e caso não necessite transmitir nada, devolve o pacote-padrão para a rede, que o envia para o próximo computador. Quando um computador for transmitir, ele preenche o pacote-padrão com: Dados, Endereço-Destino, Endereço-Origem. Envia esse pacote-modificado pela rede computador por computador, até os dados chegarem ao Destino. Aí os dados serão descarregados, será feita uma checagem de integridade (CRC), e estão em ordem o pacote-padrão receberá uma confirmação do sucesso da transmissão, serão trocados os endereços de Destino e Origem, e esse pacote-resposta seguirá seqüencialmente computador por computador até o computador que originou a transmissão, onde os dados do pacote-resposta serão removidos, voltando a ser um pacote-padrão novamente, que será devolvido para a rede.


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Figura 1 Sistema Monousuário – MonoTarefa .................................................................................................. 4

Figura 2 Sistema Monousuário - Multitarefa .................................................................................................... 4

Figura 3 Sistema Multiusuários ......................................................................................................................... 5

Figura 4 Virtualização em Microcomputadores ................................................................................................. 5

Figura 5 Rede Ponto-a-Ponto (Workgroup) ....................................................................................................... 6

Figura 6 Rede com Servidor Dedicado .............................................................................................................. 7

Figura 7 - Sistema Heterogêneo ........................................................................................................................ 7

Figura 8 - Aplicações Distribuídas .................................................................................................................... 8

Figura 9 Software como Serviço ........................................................................................................................ 8

Figura 10 Exemplo de Instalação VoIP .......................................................................................................... 10

Figura 11 Projeto PAUÁ da HP e as Universidades brasileiras ..................................................................... 11

Figura 12 Diagrama do Grid da UNESP – Inicio 2009 (maior da América Latina) ..................................... 12

Figura 13 - Redes Locais ................................................................................................................................. 12

Figura 14 Redes Metropolitanas ...................................................................................................................... 13

Figura 15 Topologia Lógica Broadcasting ...................................................................................................... 16

Figura 16 Topologia Lógica Token-Ring ......................................................................................................... 16

Figura 17 Transceiver Conectando Cabo Ethernet Padrão ............................................................................ 17

Figura 18 Topologia Física - Barramento Coaxial Grosso ( ThickNet ) ......................................................... 17

Figura 19 Topologia Barramento – Coaxial Fino (ThinNet) ........................................................................... 18

Figura 20 - Topologia Física - Estrela Coaxial( Arcnet ) ................................................................................ 18

Figura 21 Topologia Estrela - Ethernet Twisted Pair ...................................................................................... 19

Figura 23 - Rede Token-Ring ........................................................................................................................... 20

Figura 22 Anel Duplo FDDI ............................................................................................................................ 19

Figura 24 Malha Parcial ................................................................................................................................. 20

Figura 26 Topologia Hierárquica .................................................................................................................... 21

Figura 25 Malha Total ..................................................................................................................................... 20

Figura 27 Topologia Híbrida ........................................................................................................................... 21

Apostila de Tele-Redes -...

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