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APOSTILA DE REDES I
Redes de Computadores
Nenhuma outra tecnologia evoluiu tão rápida e então pouco espaço de tempo como à informática. Em poucas décadas, vimos computadores que ocupavam um andar inteiro, pesando algumas toneladas, de processamento duvidoso e custando milhões de dólares, serem substituídos por estações de trabalho que cabem numa mesa, podendo realizar milhões de operações por segundo a um preço acessível a todos.
A massificação do uso de computadores por parte das empresas, universidades e governos, a internacionalização da economia e sua dispersão geográfica, geraram uma enorme necessidade de interligar sistemas para a troca de informações de forma rápida e segura.
Mesmo em menor escala, as redes permitem as pequenas e médias empresas maior agilidade e eficiência na troca de informações e compartilhamento de dados e recursos como, por exemplo, impressoras e discos.
Suponha que você possua uma impressora laser que é utilizada por todo se setor. Se você não possui uma rede que disponibilize a impressora para todas as estações do setor, cada um que desejar utilizar a impressora, deverá copiar um arquivo para um disquete e leva-lo até onde ela estiver. Parece simples, mas se a impressora estiver em um outro andar?E se o arquivo a ser impresso for maior que a capacidade de armazenamento do disquete?
Todos esses, e outros, problemas podem ser contornados, mas se você estiver utilizando uma rede, o ato de imprimir um arquivo seria tão normal quanto imprimi-lo em uma impressora conectada diretamente a sua estação.
Não importa se você está conectando uma impressora a dois microcomputadores ou interligado dos sistemas em países diferentes via satélite, a realidade das redes de comunicação vai estar cada vez mais ligada ao nosso cotidiano.
Evolução dos Sistemas de Comunicação
A história das redes de comunicação surge muito antes do advento do computador.
Seu início e sua evolução estão intimamente ligados a necessidade de troca de informações entre as pessoas, empresas ou qualquer outra organização.
Os mais simples sinais de comunicação são os gestos físicos como um aceno de mão ou um sorriso. Embora os sinais transmitam algum tipo de informação, é necessário que tanto o emissor quanto o receptor possam entendê-los. Por exemplo, para que se possa conversar com um russo que só conheça sua língua nativa, nós devemos ou conhecer russo ou solicitar a ajuda de um tradutor. Uma linguagem comum torna a comunicação muito mais fácil.
O Código Morse, utilizado no sistema telegráfico, é um exemplo de uma linguagem comum, ou padrão para a comunicação de dados. Ele faz uso de combinação único de pontos e traços para representar letras, números e sinais de pontuação da linguagem escrita.
Nos sistemas modernos de comunicação de dados através de redes de computadores, os dados são transmitidos através de dígitos binários, ou bits, ou invés de pontos e traços.
Igualmente ao Código Morse, deve existir um padrão de representação para o sistema binário de forma que este possa ser compreendido tanto pelo emissor quanto pelo receptor.
O que são Redes de Computadores
Estritamente falando, redes de computadores são computadores conectados entre si, com o objetivo de compartilhar informações e recursos, programas, impressoras, agendas de grupos, correio eletrônico, etc. Trazendo benefícios aos usuários que irão utilizá-la.
Conceitos LAN (Local Area Newtork): É um grupo de computadores e dispositivos associados que dividem uma mesma linha de comunicação e, normalmente, os recursos de um único processador ou servidor em uma pequena área geográfica.
O servidor normalmente tem aplicação e armazenamentos de dados compartilhados por vários usuários, em diferentes computadores, ou seja, é o que chamamos de uma Rede Local (computadores próximos, altas taxas de transmissão dados 10Mbps a um Gbps, meios de transmissão privativos).
Um servidor de rede local pode ser até mesmo utilizado como servidor Web desde que tomem as medidas adotadas de seguranças para proteger as aplicações internas e os dados de acesso externo.
MAN (Metropolitan Area Newtork): É uma Rede Metropolitana, esta interconecta usuários com os recursos de computadores, com uma área maior de cobertura, apesar de que ser uma grande rede local, porém menor que a cobertura por uma WAN.Este aplicativo é usado para interconexão de várias redes em uma cidade dentro de uma única grande rede.
WAN (Wide Area Newtork): É uma Rede Geográfica com uma estrutura mais ampla de telecomunicação de uma LAN.
Topologia de redes
Estrela (Star): Neste tipo de rede, os equipamentos estão conectados ponto-a-ponto, por intermediário de linhas (cabos) independentes, a um gerenciador central que é responsável por toda a comunicação e transferência de dados, bem como pelo controle do armazenamento de dados e gerenciamento de rede.
Neste sentido, enquanto dois nós estiverem se comunicando, os demais não terão que aguardar e se ocorre à quebra do nó central interrompe o funcionamento de rede.
Anel (Ring): Estações conectadas através de um caminho fechado. Com esta configuração, muitas das estações remotas ao anel não se comunicam diretamente com o computador central.
Órgãos de Padronização
A padronização das redes de computadores foi essencial no início da década de 80, e foi um dos principais motivos do grande crescimento observado nas redes. Antes da criação do modelo OSI pela (esse modelo será apresentado no modulo de Redes II), em 1982, os sistemas eram todos baseados em soluções proprietárias e não permitiam a interoperabilidade dos fabricantes. Este fato gerava um grande desconforto aos usuários da tecnologia, que ficavam atrelados a soluções de um único fabricante. Se eles decidissem comprar a solução de uma determinada marca, eram obrigados a expandir com a mesma marca, o que era ótimo para o dono da marca e péssimo para o cliente, principalmente na hora de negociar preço.
Os padrões foram criados para permitir que uma solução tecnológica única e padronizada pudesse ser implementada por diferentes fabricantes. Inicialmente os fabricantes acreditavam que a padronização limitava a expansão tecnológica, mas o que aconteceu ao longo dos anos foi que os fabricantes implementavam o padrão e ofereciam a seus clientes, como uma solução de valor agregado, as capacidades avançadas por eles, criadas como um valor agregado.
A padronização em rede de computadores pode ser dividida em dois tipos:
Padronização da indústria: É o tipo de padronização formal. Em geral esses padrões são desenvolvidos por entidades de padronização que funciona como um grande fórum, do qual fazem parte representante das indústrias, dos Governos, dos laboratórios das universidades e dos usuários. Alguns exemplos são:
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engeneers): Possui engenheiros elétricos e eletrônicos de praticamente todos os paises do mundo e a contribuição do IEEE é muito grande na definição de padrões de redes.
ANSI (American National Standards Organization): É um órgão de padronização criado nos Estados Unidos, em 1918. Possuem aproximadamente 1000 associados entre empresas, organizações, agências de governo e instituições internacionais. A ANSI trabalha em parceria com a IEC (International Electrotechnical Commission), responsável pela especificação de padrões eletrônicos.
EIA (Electronic Industries Association): Associação das Indústrias de Eletrônica (dos Estados Unidos), o EIA é uma organização de comércio dos E.U. para a indústria de eletrônica que concentra em padrões de relação da ferragem.
TIA (Telecommunications Industry Association): Associação das indústrias das telecomunicações.
ISO (International Organization for Standardization): É uma organização internacional de padronização que pode ser considerada a maior do mundo. A ISO desenvolve e estabelece padrões nem diversas áreas do desenvolvimento tecnológico e é formada por diversas organizações de diferentes países.
Padronização de Fato: Trata das tecnologias que acabaram virando padrões porque simplesmente o produto ganhou mercado. Como exemplos temos o SNA da IBM, o Windows da Macrosof e o UNIX.
O MODELO OSI
O padrão OSI
O modelo de referencia OSI é extremamente útil como uma ferramenta de análise dos vários serviços de rede. Por exemplo, se olharmos para um simples serviço de rede tal qual a impressão de um documento criado por processador de texto numa impressora local, nós
poderíamos usar o modelo de referencia OSI para determinar como esta "tarefa" está sendo realizada. Podemos também determinar como acontece à impressão em uma rede Netware, ou numa rede TCP/IP. Devido a estes exemplos usarem um mesmo modelo, eles podem ser comparados um com o outro, mesmo que utilizem de tecnologias diferentes para realizar o mesmo objetivo final. O modelo OSI é composto por 7 camadas:
APLICAÇÃO Nível 7 APRESENTAÇÃO Nível 6
SESSÃO Nível 5 TRANSPORTE Nível 4 REDE Nível 3 LINK Nível 2 FÍSICA Nível 1
Vejamos, então, as descrições das camadas:
A camada física está relacionada com o meio físico usado para conectar diferentes sistemas numa rede. EX: "cabos" seriais, paralelos, cabos ethernet, cabos telefônicos, fibras óticas e até mesmo os tipos de conectores usados no cabeamento. As informações estão codificadas em sinais elétricos.
A camada de link (ou DATA-LINK) é usada para definir como a informação é transmitida através da camada física, e certificar se a camada física está funcionando corretamente. Algumas redes - tais como sistemas de telefonia publica, estações AM/ FM e de televisões - usam sinais analógicos para transmitir a informação, enquanto que as redes de computadores usam sinais digitais. Havendo algum problema com a transmissão da informação no meio físico (cabeamento rompido ou em curto-circuito, linha desbalanceada, colisões), então esta camada deve tratar destes erros ou retransmitindo ou notificando a falha para a camada de rede (superior)
A camada de rede é usada para identificar os endereços dos sistemas na rede, e para a transmissão dos dados entre os sistemas. A camada de rede deve estar ciente do meio físico da rede, e empacotar a informação de tal forma que a camada de link possa enviá-la para a camada física. Por exemplo, se a linha telefônica é o meio físico, então a camada de rede deve preparar a informação de tal forma que a camada de link possa enviá-la por um circuito analógico. Da mesma forma, se a informação é uma placa de rede Ethernet, então a camada de rede deve encapsular a informação nos sinais digitais apropriados para a Ethernet, e então passá-la para a camada de link que a enviará. Em muitas redes, a camada de rede não verifica a integridade da informação. Ela, simplesmente, fornece o empacotamento e o serviço de envio, assumindo que se a camada de rede não reportar algum erro então a rede está operacional. Estações de rádio e televisão trabalham desta maneira, assumindo que se eles transmitem um sinal, então os aparelhos de TV e rádio irão recebê-los sem problemas. Da mesma forma, encontram-se tecnologias de redes assumindo este procedimento, deixando que os protocolos de camadas de nível maior forneçam este rastreio de envio e garantam a integridade.
A camada de transporte fornece serviços de verificação de integridade da informação preenchendo a lacuna da camada anterior. Entretanto este tratamento só se aplica para serviços de transmissão, e não para qualquer responsável por verificar se a camada de rede está funcionando de forma eficiente, e se não, então ou ela requisita uma retransmissão ou retorna um erro para a camada superior a ela (sessão). Desde que os serviços de alto nível têm que passar pela camada de transporte, todos os serviços de transporte são garantidos when esta camada é implementada e utilizada corretamente no e pelo software de rede. Nem todos os sistemas garantem que a camada de transporte forneça a integridade ou confiabilidade necessária, pelo contrário, muitas redes fornecem camadas de transporte sem qualquer nível de
O sistema de cabeamento determina a estabilidade de uma rede. Pesquisas revelam que cerca de 80% dos problemas físicos ocorridos atualmente em uma rede tem origem no cabeamento, afetando de forma considerável a confiabilidade da mesma. O custo para a implantação do cabeamento corresponde a aproximadamente 6% do custo total de uma rede, mais 70% da manutenção de uma rede é direcionada aos problemas oriundos do cabeamento.
Em matéria de cabos, os mais utilizados são os cabos de par trançado, os cabos coaxiais e cabos de fibra óptica. Cada categoria tem suas próprias vantagens e limitações, sendo mais adequado para um tipo específico de rede.
Os cabos de par trançado são os mais usados, pois tem um melhor custo beneficio, ele pode ser comprado pronto em lojas de informática, ou feito sob medida, ou ainda produzido pelo próprio usuário, e ainda são 10 vezes mais rápidos que os cabos coaxiais.
Os cabos coaxiais permitem que os dados sejam transmitidos através de uma distância maior que a permitida pelos cabos de par trançado sem blindagem (UTP), mas por outro, lado não são tão flexíveis e são mais caros que eles. Outra desvantagem é que a maioria delas requer o barramento ISA, não encontradas nas Placas mães novas.
Os cabos de fibra óptica permitem transmissões de dados a velocidades muito maiores e são completamente imunes a qualquer tipo de interferência eletromagnética, porém, são muito mais caros e difíceis de instalar, demandando equipamentos mais caros e mão de obra mais especializada. Apesar da alta velocidade de transferência, as fibras ainda não são uma boa opção para pequenas redes devido ao custo.
Cabo Par Trançado
O cabo par trançado surgiu com a necessidade de se ter cabos mais flexíveis e com maior velocidade de transmissão, ele vem substituindo os cabos coaxiais desde o início da década de 90. Hoje em dia é muito raro alguém ainda utilizar cabos coaxiais em novas instalações de rede, apesar do custo adicional decorrente da utilização de hubs e outros concentradores. O custo do cabo é mais baixo, e a instalação é mais simples.
O nome “par trançado” é muito conveniente, pois estes cabos são constituídos justamente por 4 pares de cabos entrelaçados. Os cabos coaxiais usam uma malha de metal que protege o cabo de dados contra interferências externas; os cabos de par trançado por sua vez, usam um tipo de proteção mais sutil: o entrelaçamento dos cabos cria um campo eletromagnético que oferece uma razoável proteção contra interferências externas.
Existem basicamente dois tipos de cabo par trançado: Os Cabos sem blindagem chamados de UTP (Unshielded Twisted Pair) e os blindados conhecidos como STP (Shielded Twisted Pair). A única diferença entre eles é que os cabos blindados além de contarem com a proteção do entrelaçamento dos fios, possuem uma blindagem externa (assim como os cabos coaxiais), sendo mais adequados a ambientes com fortes fontes de interferências, como grandes motores elétricos e estações de rádio que estejam muito próximas. Outras fontes menores de interferências são as lâmpadas fluorescentes (principalmente lâmpadas cansadas que ficam piscando), cabos elétricos quando colocados lado a lado com os cabos de rede e mesmo telefones celulares muito próximos dos cabos.
Na realidade o par trançado sem blindagem possui uma ótima proteção contra ruídos, só que usando uma técnica de cancelamento e não através de uma blindagem. Através dessa técnica, as informações circulam repetidas em dois fios, sendo que no segundo fio a informação possui a polaridade invertida. Todo fio produz um campo eletromagnético ao seu
redor quando um dado é transmitido. Se esse campo for forte o suficiente, ele irá corromper os dados que estejam circulando no fio ao lado (isto é, gera Ruído). Em inglês esse problema é conhecido como cross-talk.
A direção desse campo eletromagnético depende do sentido da corrente que esta circulando no fio, isto é, se é positiva ou então negativa. No esquema usado pelo par trançado, como cada par transmite a mesma informação só que com a polaridade invertida, cada fio gera um campo eletromagnético de mesma intensidade, mas em sentido contrario. Com isso, o campo eletromagnético gerado por um dos fios é anulado pelo campo eletromagnético gerado pelo outro fio.
Além disso, como a informação é transmitida duplicada, o receptor pode facilmente verificar se ela chegou ou não corrompida. Tudo o que circula em um dos fios deve existir no outro fio com intensidade igual, só que com a polaridade invertida. Com isso, aquilo que for diferente nos dois sinais é ruído e o receptor tem como facilmente identificá-lo e eliminá-lo.
Quanto maior for o nível de interferência, menor será o desempenho da rede, menor será a distância que poderá ser usada entre os micros e mais vantajosa será a instalação de cabos blindados. Em ambientes normais, porém os cabos sem blindagem costumam funcionar bem.
Existem no total, 7 categorias de cabos de par trançado. Em todas as categorias a distância máxima permitida é de 100 metros. O que muda é a taxa máxima de transferência de dados e o nível de imunidade a interferências. Os cabos de categoria 5e que tem a grande vantagem sobre os outros 6 que é a taxa de transferência que pode chegar até 155 Mbps e o mais usado/vendido:
Categoria 1 : Utilizado em instalações telefônicas, porém inadequado para transmissão de dados.
Categoria 2 : Outro tipo de cabo obsoleto. Permite transmissão de dados a até 2.5 megabits e era usado nas antigas redes Arcnet.
Categoria 3 : Era o cabo de par trançado sem blindagem mais usado em redes há uma década. Pode se estender por até 100 metros e permite transmissão de dados a até 10 Mbps.
Categoria 4 : Cabos com uma qualidade um pouco melhor que os cabos de categoria 3. Este tipo de cabo foi muito usado em redes Token Ring de 16 megabits. Em teoria podem ser usados também em redes Ethernet de 100 megabits, mas na prática isso é incomum, simplesmente porque estes cabos não são mais fabricados.
Categoria 5 : Este é o tipo de cabo de par trançado usado atualmente, que existe tanto em versão blindada quanto em versão sem blindagem, a mais comum. A grande vantagem sobre esta categoria de cabo sobre as anteriores é a taxa de transferência: eles podem ser usados tanto em redes de 100 megabits, quanto em redes de 1 gigabit.
Categoria 5e : Os cabos de categoria 5e são os mais comuns atualmente, com uma qualidade um pouco superior aos cat 5. Eles oferecem uma taxa de atenuação de sinal mais baixa, o que ajuda em cabos mais longos, perto dos 100 metros permitidos.
Além destes, temos ainda os cabos de categoria 6 e 7, que ainda estão em fase de popularização:
Categoria 6 : Utiliza cabos de 4 pares, semelhantes aos cabos de categoria 5 e 5e. Este padrão não está completamente estabelecido, mas o objetivo é usá-lo (assim como os 5e) nas redes Gigabit Ethernet. Já é possível encontrar cabos deste padrão à venda em algumas lojas. Você pode ler um FAQ sobre as características técnicas dos cabos cat 6 no http:// www.tiaonline.org/standards/category6/faq.cfm.
Categoria 7 : Os cabos cat 7 também utilizam 4 pares de fios, porém utilizam conectores mais sofisticados e são muito mais caros. Tanto a freqüência máxima suportada, quanto a atenuação de sinal são melhores que nos cabos categoria 6. Está em desenvolvimento um padrão de 10 Gigabit Ethernet que utilizará cabos de categoria 6 e 7.
Assim como ocorre com o cabo coaxial, fica muito difícil passar o cabo por conduítes e por estruturas usadas para ocultar o cabo depois que os plugues RJ-45 estão instalados. Por isso, passe o cabo primeiro antes de instalar os plugues. Corte o cabo no comprimento desejado. Lembre de deixar uma folga de alguns centímetros, já que o micro poderá posteriormente precisar mudar de lugar, além disso, você poderá errar na hora de instalar o sugue RJ-45, fazendo com que você precise cortar alguns poucos centímetros do cabo para instalar novamente outro sugue.
Para quem vai utilizar apenas alguns poucos cabos, vale a pena comprá-los prontos. Para quem vai precisar de muitos cabos, ou para quem vai trabalhar com instalação e manutenção de redes, vale a pena ter os recursos necessários para construir cabos. Devem ser comprados os conectores RJ-45, algumas um rolo de cabo, um alicate para fixação do conector e um testador de cabos. Não vale a pena economizar comprando conectores e cabos baratos, comprometendo a confiabilidade.
O alicate possui duas lâminas e uma fenda para o conector. A lâmina indicada com (1) é usada para cortar o fio. A lâmina (2) serve para desencapar a extremidade do cabo, deixando os quatro pares expostos. A fenda central serve para prender o cabo no conector.
(1): Lâmina para corte do fio (2): Lâmina para desencapar o fio (3): Fenda para crimpar o conector
Corte a ponta do cabo com a parte (2) do alicate do tamanho que você vai precisar, desencape (A lâmina deve cortar superficialmente a capa plástica, porém sem atingir os fios) utilizando a parte (1) do alicate aproximadamente 2 cm do cabo. Pois o que protege os cabos contra as interferências externas são justamente as tranças. À parte destrançada que entra no conector é o ponto fraco do cabo, onde ele é mais vulnerável a todo tipo de interferência Remova somente a proteção externa do cabo, não desencape os fios.
Identifique os fios do cabo com as seguintes cores:
Branco com verde Verde Branco com laranja Laranja Branco com azul Azul Branco com marrom Marrom
Desenrole os fios que ficaram para fora do cabo, ou seja, deixe-os “retos” e não trançado na ordem acima citada como mostra a figura abaixo:
Corte os fios com a parte (1) do alicate em aproximadamente 1,5cm do invólucro do cabo. Observe que no conector RJ-45 que para cada pino existe um pequeno “tubo” onde o fio deve ser inserido. Insira cada fio em seu “tubo”, até que atinja o final do conector. Lembrando que não é necessário desencapar o fio, pois isto ao invés de ajudar, serviria apenas para causar mau contato, deixado o encaixe com os pinos do conector “folgado”.
Ao terminar de inserir os fios no conector RJ-45, basta inserir o conector na parte (3) do alicate e pressioná-lo. A função do alicate neste momento é fornecer pressão suficiente para que os pinos do conector RJ-45, que internamente possuem a forma de lâminas, esmaguem os fios do cabo, alcançando o fio de cobre e criando o contato, ao mesmo tempo, uma parte do conector irá prender com força a parte do cabo que está com a capa plástica externa. O cabo ficará definitivamente fixo no conector.
Após pressionar o alicate, remova o conector do alicate e verifique se o cabo ficou bom, par isso puxe o cabo para ver se não há nenhum fio que ficou solto ou folgado.
Testar o Cabo
Para testar o cabo é muito fácil utilizando os testadores de cabos disponíveis no mercado. Normalmente esses testadores são compostos de duas unidades independentes. A vantagem disso é que o cabo pode ser testado no próprio local onde fica instalado, muitas vezes com as extremidades localizadas em recintos diferentes. Chamaremos os dois componentes do testador: um de testador e o outro de terminador. Uma das extremidades do cabo deve ser ligada ao testador, no qual pressionamos o botão ON/OFF. O terminador deve ser levado até o local onde está a outra extremidade do cabo, e nele encaixamos o outro conector RJ-45.
Uma vez estando pressionado o botão ON/OFF no testador, um LED irá piscar. No terminador, quatro LEDs piscarão em seqüência, indicando que cada um dos quatro pares está corretamente ligado. Observe que este testador não é capaz de distinguir ligações erradas quando são feitas de forma idêntica nas duas extremidades. Por exemplo, se o fio azul e verde for ligado em posições invertidas em ambas as extremidades do cabo, o terminador apresentará os LEDs piscando na seqüência normal. Cabe ao usuário ou técnico que monta o cabo, conferir se os fios em cada conector estão ligados nas posições corretas.
Para quem faz instalações de redes com freqüência, é conveniente adquirir testadores de cabos, lojas especializadas em equipamentos para redes fornecem cabos, conectores, o alicate e os testadores de cabos, além de vários outros equipamentos. Mais se você quer apenas fazer um cabo para sua rede, existe um teste simples para saber se o cabo foi crimpado corretamente: basta conectar o cabo à placa de rede do micro e ao hub. Tanto o LED da placa quanto o do hub deverão acender. Naturalmente, tanto o micro quanto o hub deverão estar ligados.
Não fique chateado se não conseguir na primeira vez, pois a experiência mostra que para chegar à perfeição é preciso muita prática, e até lá é comum estragar muitos conectores. Para minimizar os estragos, faça a crimpagem apenas quando perceber que os oito fios chegaram até o final do conector. Não fixe o conector se perceber que alguns fios estão parcialmente encaixados. Se isso acontecer, tente empurrar mais os fios para que encaixem até o fim. Se não conseguir, retire o cabo do conector, realinhe os oito fios e faça o encaixe novamente.
Uma dica que ajuda bastante e a utilização das borrachas protetoras dos conectores RJ-45, pois o uso desses traz vários benefícios como: facilita a identificação do cabo com o uso de cores diferentes, mantém o conector mais limpo, aumenta a durabilidade do conector nas operações de encaixe e desencaixe, dá ao cabo um acabamento profissional.
Montar um cabo de rede com esses protetores é fácil. Cada protetor deve ser instalado no cabo antes do respectivo conector RJ-45. Depois que o conector é instalado, ajuste o protetor ao conector.
Cabo Coaxial
Cabos de Fibra Óptica
Em 1966, num comunicado dirigido à Bristish Association for the Advancement of Science, os pesquisadores K.C. Kao e G.A.Hockham da Inglaterra propuseram o uso de fibras de vidro, e luz, em lugar de eletricidade e condutores de cobre na transmissão de mensagens telefônicas.
Ao contrário dos cabos coaxiais e de par trançado, que nada mais são do que fios de cobre que transportam sinais elétricos, a fibra óptica transmite luz e por isso é totalmente imune a qualquer tipo de interferência eletromagnética. Além disso, como os cabos são feitos de plástico e fibra de vidro (ao invés de metal), são resistentes à corrosão.
O cabo de fibra óptica é formado por um núcleo extremamente fino de vidro, ou mesmo de um tipo especial de plástico. Uma nova cobertura de fibra de vidro, bem mais grossa envolve e protege o núcleo. Em seguida temos uma camada de plástico protetora chamada de cladding, uma nova camada de isolamento e finalmente uma capa externa chamada bainha.
A transmissão de dados por fibra óptica é realizada pelo envio de um sinal de luz codificado, dentro do domínio de freqüência do infravermelho a uma velocidade de 10 a 15 MHz. As fontes de transmissão de luz podem ser diodos emissores de luz (LED) ou lasers semicondutores. O cabo óptico com transmissão de raio laser é o mais eficiente em potência devido a sua espessura reduzida. Já os cabos com diodos emissores de luz são muito baratos, além de serem mais adaptáveis à temperatura ambiente e de terem um ciclo de vida maior que o do laser.
O custo do metro de cabo de fibra óptica não é elevado em comparação com os cabos convencionais. Entretanto seus conectores são bastante caros, assim como a mão de obra necessária para a sua montagem. A montagem desses conectores, além de um curso de especialização, requer instrumentos especiais, como microscópios, ferramentas especiais para corte e polimento, medidores e outros aparelhos sofisticados.
Devido ao seu elevado custo, os cabos de fibras ópticas são usados apenas quando é necessário atingir grandes distâncias em redes que permitem segmentos de até 1 km, enquanto alguns tipos de cabos especiais podem conservar o sinal por até 5 km (distâncias maiores são obtidas usando repetidores).
Mesmo permitindo distâncias tão grandes, os cabos de fibra óptica permitem taxas de transferências de até 155 mbps, sendo especialmente úteis em ambientes que demandam uma grande transferência de dados. Como não soltam faíscas, os cabos de fibra óptica são mais seguros em ambientes onde existe perigo de incêndio ou explosões. E para completar, o sinal transmitido através dos cabos de fibra é mais difícil de interceptar, sendo os cabos mais seguros para transmissões sigilosas.
Vantagens:
Comprimento: maior alcance. Velocidade: maior velocidade.
Interferência: imunidade a interferências eletromagnéticas.
Desvantagem:
Preço: Custo elevado. Cabeamento Estruturado
As redes mais populares utilizam à arquitetura Ethernet usando cabo par trançado sem blindagem (UTP). Nessa arquitetura, há a necessidade de um dispositivo concentrador, tipicamente um hub, para fazer a conexão entre os computadores.
Em redes pequenas, o cabeamento não é um ponto que atrapalhe o dia-a-dia da empresa, já que apenas um ou dois hubs são necessários para interligar todos os micros. Entretanto, em redes médias e grandes a quantidade de cabos e o gerenciamento dessas conexões podem atrapalhar o dia-a-dia da empresa. A simples conexão de um novo micro na rede pode significar horas e horas de trabalho (passando cabos e tentando achar uma porta livre em um hub).
É aí que entra o Cabeamento Estruturado. A idéia básica do cabeamento estruturado fornece ao ambiente de trabalho um sistema de cabeamento que facilite a instalação e remoção de equipamentos, sem muita perda de tempo. Dessa forma, o sistema mais simples de cabeamento estruturado é aquele que provê tomadas RJ-45 para os micros da rede em vez de conectarem o hub diretamente aos micros. Podendo haver vários pontos de rede já preparados para receber novas maquinas. Assim, ao trocar um micro de lugar ou na instalação de um novo micro, não haverá a necessidade de se fazer o cabeamento do micro até o hub; este cabeamento já estará feito, agilizando o dia-a-dia da empresa.
Capacidade de eletroduto:
Capacidade de eletrocalha:
A idéia do cabeamento estruturado vai muito alem disso. Além do uso de tomadas, o sistema de cabeamento estruturado utiliza um concentrador de cabos chamado Patch Panel (Painel de Conexões). Em vez de os cabos que vêm das tomadas conectarem-se diretamente ao hub, eles são conectados ao patch panel. Dessa forma, o patch panel funciona como um grande concentrador de tomadas.
O patch panel: é um sistema passivo, ele não possui nenhum circuito eletrônico. Trata-se somente de um painel contendo conectores. Esse painel é construído com um tamanho padrão, de forma que ele possa ser instalado em um rack, gabinete, etc.
O uso do patch panel facilita enormemente a manutenção de redes medis e grandes. Por exemplo, se for necessário trocar dispositivos, adicionar novos dispositivos (hubs e switches, por exemplo) alterar a configuração de cabos, etc., basta trocar a conexão dos dispositivos no patch panel, sem a necessidade de alterar os cabos que vão até os micros. Em redes grandes é comum haver mais de um local contendo patch panel. Assim, as portas dos patch panels não conectam somente os micros da rede, mas também fazem a ligação entre patch panels.
VSATs (Transmissão via satélite)
Uma breve descrição da tecnologia satélite
No início dos anos 80, uma companhia americana da Califórnia, a Equatorial, lançou no mercado, com grande sucesso, um sistema de comunicações de dados via satélite unidirecional permitindo a recepção de uma portadora com taxa de informação de 19,2 kbit/ s, em antenas parabólicas de apenas 60 cm de diâmetro. Utilizando transmissão satélite em banda C (subida para o satélite em 6 GHz e descida do mesmo a 4 GHz), este feito só foi possível graças ao uso de uma tecnologia de uso militar, até poucos anos antes mantida em sigilo pelo Pentágono. Seu nome: Spread-spectrum, ou espectro espalhado em português. Nos sistemas de comunicações convencionais sempre se busca transmitir mais informação em menos faixa de freqüências. Na modulação spread-spectrum acontece o oposto. Ao se dividir cada bit em um certo número de chips, aumenta-se o espectro de freqüências com o intuito de tornar o sinal transmitido mais imune a interferências intencionais, que ocorrem em aplicações militares. Para a aplicação satélite a que nos referimos, o principal problema, resolvido com o emprego da modulação spread-spectrum, foi o do estabelecimento de um enlace com uma antena das proporções mencionadas, num cenário de interferência provocada por satélites adjacentes. Antenas de pequeno diâmetro têm diagramas de radiação bem abertos, o que as torna mais suscetíveis a interferências de satélites adjacentes. A ineficiência em termos de faixa de freqüências da modulação spread-spectrum foi vantajosamente compensada pelas várias dezenas de milhares de microestações comercializadas para receber, por exemplo, as cotações de Wall Street.
Após este primeiro sistema, a mesma companhia lançou, por volta de 1984, um novo sistema bidirecional, consistindo de uma estação central de grande porte (a 'hub') ligada a estações remotas, com diâmetros de 1,2m, capacidade de transmissão de até 9,6kbit/s e capacidade de recepção de 156Kbit/s. Neste sistema tirou-se proveito de outra característica da modulação spread-spectrum: sua capacidade de múltiplo acesso. Este esquema, que leva o nome de CDMA (Code Division Multiple Access), permite a identificação de cada estação por código específico inerente ao processo de modulação.
Por volta de meados da década de 80 apareceu o acrônimo VSAT (Very Small Aperture Terminal) para designar estações terrenas de satélite com antenas de abertura reduzida (tipicamente inferiores a 2,4m de diâmetro). Inicialmente usado apenas por uma empresa fabricante como marca, este nome ganhou posteriormente uso geral na designação de microestação. Esta companhia desenvolveu um sistema no qual cada VSAT é identificada pela sua freqüência de transmissão, esquema que recebe o nome de FDMA (Frequency Division Multiple Access). Paralelamente começaram a surgir sistemas VSAT baseados numa terceira técnica de múltiplo acesso, na qual as VSATs transmitem na mesma freqüência, mas em tempos distintos, denominada TDMA (Time Division Multiple Access). Estes sistemas, entretanto, tinham a novidade de operarem na banda Ku (subida para o satélite em 14 GHz e descida do mesmo em 12 GHz), o que permite o uso de antenas relativamente menores
que na banda C e maior rapidez na entrada em operação das microestações. Na banda Ku não é freqüente a existência de sistemas de microondas terrestres capazes de interferir ou serem interferidos por transmissões satélite.
Fundamentalmente estes sistemas VSAT, nas três tecnologias mencionadas, são sistemas de comunicação de dados por comutação de pacotes, tirando proveito da quase ubiqüidade do sinal satélite, dentro de sua área de cobertura. Em todos os sistemas, no sentido Hub-VSAT, são utilizadas portadoras conduzindo um canal TDM estatístico, tal como numa rede de pacotes terrestre. No sentido contrário, cada esquema de múltiplo acesso define as características do canal inbound. Pode-se também transmitir voz digitalizada em redes VSAT, embora este tipo de aplicação consuma relativamente muitos recursos das portadoras outbound e inbound. As microestações são também freqüentemente usadas para recepção de vídeo, tanto analógico como digital, através de portadora específica para este fim.
As redes VSAT passaram então a disputar o mercado de comunicação de dados até então ocupado por sistemas terrestres de linhas dedicadas (ponto-multiponto) e de comutação de pacotes, tipicamente com arquitetura de um computador central, ou seu front-end, ligado a terminais ou controladoras de terminais, definindo uma topologia em estrela. Atrasos na liberação e baixa qualidade das linhas de comunicação de dados terrestres, muitas vezes a não existência das mesmas e ainda a dificuldade em fazer negócio com mais de um provedor de serviço eram (e continuam sendo!) motivos determinantes na opção por redes VSAT. O principal inconveniente da transmissão satélite, o retardo de propagação (cerca de 250ms que inclui a subida e descida do satélite), foi minimizado com códigos corretores de erro poderosos (FEC, Forward Error Correction), o que diminui bastante o número de retransmissões de quadros, e com a emulação de protocolos de usuário (SDLC, BSC, BPS, etc) na Hub e nas VSATs, o que impede a transmissão de polling aos terminais através da rede. Na segunda metade da década de 80, o mercado deu nítida preferência às redes TDMA, basicamente pelo fato de que com esta tecnologia seria possível atender vários tipos de perfis de tráfego de usuário, desde o mais interativo até transferências de arquivos com tráfego batch. Com canais outbound de até 512kbit/s e canais inbound de até 128kbit/s, as redes TDMA utilizam, entre outros, um protocolo de múltiplo acesso, criado no início da década de 70 por Norman Abramson(um papa da teoria da informação), o protocolo Aloha, mais tarde melhorado com o Aloha Segmentado (S-Aloha). Estes protocolos servem muito bem a tráfegos interativos. Para tráfegos batch pode-se configurar o sistema para um esquema fixo de alocação de tempo para cada VSAT sem disputa, havendo ainda a possibilidade de operação por reserva, o que atende a tráfegos não totalmente contínuos. O esquema CDMA só é interessante para tráfegos interativos e o esquema FDMA é extremamente ineficiente em termos de ocupação de segmento espacial, para tráfegos interativos.
Variações dos sistemas VSAT clássicos (TDM/TDMA, FDMA ou CDMA) descritos acima estão se tornando mais freqüentes a cada dia. Sistemas nos quais as VSATs podem conectar-se diretamente entre si, sem necessidade de passagem por estação hub (sistemas hubless full- mesh), já se encontram no mercado, com inúmeras redes, notadamente na Ásia e América Latina. Estes sistemas utilizam esquemas de acesso FDMA ou TDMA, podendo as conexões ser estabelecidas por demanda, modalidade conhecida por DAMA (Demanda Assigned Multiple Access). Embora haja exemplos de sistemas VSAT sem hub por comutação de pacotes, os mais comuns no mercado utilizam comutação de circuitos, com canais do tipo cano de bits (bit pipe), sem portanto emulação de protocolos. Geralmente a solicitação de conexão se dá através de um canal específico com uma estação de supervisão e gerência ou por um esquema de gerência distribuído. Estes sistemas abrigam com maior facilidade tráfegos de voz VSAT-VSAT, por não introduzirem o chamado duplo salto (duas subidas e duas descidas do satélite em um só sentido de transmissão),o que dificulta (mas não impede) a conversação.
VSATs no Brasil
No Brasil, no final da década de 80, iniciou-se o uso pelo segmento bancário de redes VSAT na modalidade private hub, modalidade na qual o cliente investe na estação Hub, instalada em suas dependências, e nas microestações, com transmissão pelo satélite Brasilsat em
sinal, sem fazer qualquer tipo de amplificação, o comprimento total dos dois trechos de cabo entre um micro e outro, passando pelo hub, não pode exceder os 100 metros permitidos pelos cabos de par trançado.
Ativos : são hubs que regeneram os sinais que recebem de suas portas antes de enviá-los para todas as portas. Funcionando como repetidores. Na maioria das vezes, quando falamos somente “hub” estamos nos referindo a esse tipo de hub. Enquanto usando um Hub passivo o sinal pode trafegar apenas 100 metros somados os dois trechos de cabos entre as estações, usando um hub ativo o sinal pode trafegar por 100 metros até o hub, e após ser retransmitido por ele trafegar mais 100 metros completos.
Inteligentes : são hubs que permitem qualquer tipo de monitoramento. Este tipo de monitoramento, que é feito via software capaz de detectar e se preciso desconectar da rede estações com problemas que prejudiquem o tráfego ou mesmo derrube a rede inteira; detectar pontos de congestionamento na rede, fazendo o possível para normalizar o tráfego; detectar e impedir tentativas de invasão ou acesso não autorizado à rede entre outras funções, que variam de acordo com a fabricante e o modelo do Hub.
Empilháveis: Esse tipo de hub permite a ampliação do seu numero de portas. Veremos esse tipo de hub mais detalhadamente adiante.
Cascateamento
Existe a possibilidade de conectar dois ou mais hubs entre si. Quase todos os hubs possuem uma porta chamada “Up Link” que se destina justamente a esta conexão. Basta ligar as portas Up Link de ambos os hubs, usando um cabo de rede normal para que os hubs passem a se enxergar.
Sendo que existem alguns hubs mais baratos não possuem a porta “Up Link”, mais com um cabo cross-over pode-se conectar dois hubs. A única diferença neste caso é que ao invés de usar as portas Up Link, usará duas portas comuns.
Note que caso você esteja interligando hubs passivos, a distância total entre dois micros da rede, incluindo o trecho entre os hubs, não poderá ser maior que 100 metros, o que é bem pouco no caso de uma rede grande. Neste caso, seria mais recomendável usar hubs ativos, que amplificam o sinal.
Empilhamento
O recurso de conectar hubs usando a porta Up Link, ou usando cabos cross-over, é utilizável apenas em redes pequenas, pois qualquer sinal transmitido por um micro da rede será retransmitido para todos os outros. Quanto mais Computadores tivermos na rede, maior será o tráfego e mais lenta a rede será e apesar de existirem limites para conexão entre hubs e repetidores, não há qualquer limite para o número de portas que um hub pode ter. Assim, para resolver esses problemas os fabricantes desenvolveram o hub empilhável.
Esse hub possui uma porta especial em sua parte traseira, que permite a conexão entre dois ou mais hubs. Essa conexão especial faz com que os hubs sejam considerados pela rede um só hub e não hubs separados, eliminando estes problemas. O empilhamento só funciona com hubs da mesma marca.
A interligação através de porta especifica com o cabo de empilhamento (stack) tem velocidade de transmissão maior que a velocidade das portas.
Bridges (Pontes)
Como vimos anteriormente que os repetidores transmitem todos os dados que recebe para todas as suas saídas. Assim, quando uma máquina transmite dados para outra máquina presente no mesmo segmento, todas as maquinas da rede recebem esses dados, mesmo aquelas que estão em outro segmento.
A ponte é um repetidor Inteligente. Ela tem a capacidade de ler e analisar os quadros de dados que estão circulando na rede. Com isso ela consegue ler os campos de endereçamentos MAC do quadro de dados. Fazendo com que a ponte não replique para outros segmentos dados que tenham como destino o mesmo segmento de origem. Outro papel que a ponte em principio poderia ter é o de interligar redes que possuem arquiteturas diferentes.
Switches
O switch é um hub que, em vez de ser um repetidor é uma ponte. Com isso, em vez dele replicar os dados recebidos para todas as suas portas, ele envia os dados somente para o micro que requisitou os dados através da análise da Camada de link de dados onde possui o endereço MAC da placa de rede do micro, dando a idéia assim de que o switch é um hub Inteligente.
De maneira geral a função do switch é muito parecida com a de um bridge, com a exceção que um switch tem mais portas e um melhor desempenho, já que manterá o cabeamento da rede livre. Outra vantagem é que mais de uma comunicação podem ser estabelecida simultaneamente, desde que às comunicações não envolvam portas de origem ou destino que já estejam sendo usadas em outras comunicações.
Diferença entre Hubs e Switches
O hub: simplesmente retransmite todos os dados que chegam para todas as estações conectadas a ele, como um espelho. Causando o famoso broadcast que causa muitos conflitos de pacotes e faz com que a rede fica muito lenta.
O switch: ao invés de simplesmente encaminhar os pacotes para todas as estações, encaminha apenas para o destinatário correto pois ele identifica as maquinas pelo o MAC addrees que é estático. Isto traz uma vantagem considerável em termos desempenho para redes congestionadas, além de permitir que, em casos de redes, onde são misturadas placas 10/10 e 10/100, as comunicações possam ser feitas na velocidade das placas envolvidas. Ou seja, quando duas placas 10/100 trocarem dados, a comunicação será feita a 100M bits. Quando uma das placas de 10M bits estiver envolvida, será feita a 10M bits.
Rede Wireless
Wireless também conhecido como Wi-Fi (Wireless Fidelity), provém do inglês: Wire (fio, cabo); Less (sem); ou seja: sem fios.
Rede sem fio ou wireless, como é conhecida mundialmente, caracteriza qualquer tipo de conexão para transmissão de informação sem a utilização de fios ou cabos. Assim como Bluetooth e Raios Infravermelhos que permite a ligação entre dispositivos de comunicação de curto alcance também são assim considerados por serem tecnologias que não utilizam fios ou cabos para conexão entre os dispositivos.
