Redes: Conceitos Básicos e Tipos - Prof. Dias, Esquemas de Materiais

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Apostila:

CONCEITOS BÁSICOS DE REDE

Enviada por:

Giuseppe Francisco Lanza

Sumário

• 1.1 - CONCEITO DE REDE ..............................................................................
• 1.2 - AMBIENTE AUTÔNOMO..........................................................................
• 1.3 - UMA REDE SIMPLES...............................................................................
• 1.4 - REDES LOCAIS (LAN, LOCAL AREA NETWORK)..................................
• 1.5 - EXPANSÃO DAS REDES.........................................................................
• 1.6 -POR QUE UTILIZAR UMA REDE?............................................................
• 2.1 – SERVIDORES (SERVER)......................................................................
• 2.2 - CLIENTES (HOST) .................................................................................
• 2.3 - MÍDIA ......................................................................................................
• 2.4 - DADOS COMPARTILHADOS.................................................................
• 2.5 - IMPRESSORAS E OUTROS PERIFÉRICOS .........................................
• COMPARTILHADOS.......................................................................................
• 2.6 - RECURSOS............................................................................................
• 3.1 – TAMANHO .............................................................................................
• 3.2 – CUSTO...................................................................................................
• 3.3 – SISTEMAS OPERACIONAIS .................................................................
• 3.4 – IMPLEMENTAÇÃO ................................................................................
• 3.5 – ONDE A REDE PAR-A-PAR É ADEQUADA..........................................
• 3.6 – CONSIDRAÇÕES SOBRE A REDE PAR-A-PAR ..................................
• 4.1 – SERVIDORES ESPECIALIZADOS ........................................................
• 4.2 - SISTEMA OPERACIONAL REDE BASEADA EM SERVIDOR...............
• 4.3 – VANTAGENS DA REDE BASEADA EM SERVIDOR ............................
• 6.1 – TOPOLOGIAS PADRÃO........................................................................
• 8.1 – CABO COAXIL .......................................................................................
• 8.2 - CABO PAR TRANÇADO.........................................................................
• 8.3 - CABO DE FIBRA ÓPTICA ......................................................................
• 9.1 - Repetidor.................................................................................................
• 9.2 - PONTE (BRIDGE)...................................................................................
• 9.3 - Hub (Concentrador) ................................................................................
• 9.4 - Switch (Chaveador).................................................................................
• 9.5 - Roteador (Router) ...................................................................................
• 10.1 – CONCEITOS BÁSICOS .......................................................................
• 10.2 – O MODELO OSI...................................................................................
• 6.3 – A ARQUITETURA TCP/IP......................................................................

1.4 - REDES LOCAIS (LAN, LOCAL AREA NETWORK)

Este tipo de rede deveria estar em um único andar de um prédio ou em uma empresa pequena. Atualmente, para empresas muito pequenas, essa configuração ainda é adequada.

Esse tipo de rede esta dentro de uma área limitada.

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.

Visão lógica :

Visão física :

1.5 - EXPANSÃO DAS REDES

As primeiras LANs não conseguiam atender adequadamente às necessidades de uma grande empresa com escritórios em vários locais. À medida que as vantagens das redes foram se tornando conhecidas e mais aplicativos para ambientes de rede foram sendo desenvolvidos, as empresas perceberam a necessidade de expandir suas redes para continuarem competitivas.

Hoje em dia, as LANs se transformaram nos blocos de construção de sistemas maiores. À medida que o alcance geográfico da rede aumenta coma a conexão de usuários em cidades ou estado diferentes, a LAN torna-se uma rede de longa distância (WAN, Wide Área Network).

Hoje, a maioria das grandes empresas armazena e compartilha enormes quantidades de dados importantes em um ambiente de rede, motivo pelo qual as redes são atualmente tão importantes para as empresas quanto às máquinas de escrever e os gabinetes de arquivos eram no passado.

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.

WWAN: Rede de Longa distância: As tecnologias WWAN permitem que os usuários constituam

conexões sem fio em redes remotas, privadas ou públicas.Estas conexões podem mantidas por meio

de grandes extensões geográficas, como cidades ou países, através do uso de sites com várias

antenas ou sistema de satélites sustentados por provedores de serviço sem fio.

As tecnologias WWAN atualmente são conhecidas como sistemas de segunda geração (2G), os

principais sistemas 2G incluem o sistema global para comunicações móveis (GSM), os dados digitais

de pacotes de celular (CDPD) e o acesso múltiplo de divisão de código (CDMA).Estão sendo

analisadas para fazer a transição de redes 2G, algumas das quais apresentam recursos móveis

limitados e incompatíveis entre si, para as tecnologias de terceira geração (3G) que acompanharão um

padrão global e fornecerão recursos móveis mundiais.

WMAN : Rede sem fio metropolitanas, possibilitam que os usuários estabeleçam conexões sem fio

entre vários locais em uma área metropolitana, sem custo elevado derivado da instalação de cabos de

cobres ou de fibras e da concessão de linhas.Além do mais, as WMANs podem funcionar como

backups das redes que utilizam cabos, caso as principais linhas destinatário dessas redes não estejam

disponíveis. Portanto, as WMANs utiliza ondas de rádio ou luz infravermelha para transmitir dados.

WLAN: Redes sem fio locais permitem que os usuários constituam conexões sem fio em uma área

local , esta pode ser usada em escritórios temporários ou em outros espaços em que a instalação

extensiva de cabos teria um custo mais elevado, ou caso contrário para complementar um LAN

existente de modo que os usuários possam trabalhar em diferentes locais e diferentes horários.

Estas podem funcionar de duas maneiras distintas: estação sem fio conectando-se a pontos de

acessos sem fio, que trabalham como pontes entre as estações e o backbone de rede existente ou

ponto a ponto (ad hoc), na qual vários usuários em uma área limitada, como uma sala de conferências,

podem formar uma rede temporária sem usar pontos de acesso, se não precisarem de acesso a

recursos de rede.

WPAN: Permitem que os usuários estabeleçam comunicações ad hoc sem fio, mas para isto é preciso

ter dispositivos (telefone celulares ou laptops) que são utilizados em um espaço operacional pessoal

(POS).Um POS é o espaço que cerca uma pessoa, até a distância de dez metros.

As duas principais tecnologias WPAN são: Bluetooth e a luz infravermelha. A Bluetooth é uma

tecnologia de substituição de cabos, que usa ondas de rádio para transmitir dados a uma distância de

dez metros.

Wi-Fi é o nome mais comum para as redes locais wireless, ou W-LAN 802,11b, esta trabalha em

freqüência livre, a partir de 2,4GHz, oferece uma velocidade de acesso muito maior do que a de

redes 3G. Enquanto na 3G a velocidade média de transmissão é de 384 Kbps (pico de 2Mbps),

em Wi-Fi a taxa média varia entre 512 Kbps e 2Mbps ( pico de 11 Mbps), dependendo de quantas pessoas estão naquele momento no raio de alcance do hotspot, como são chamados os

pontos de conexão.

Por outro lado, as redes Wi-Fi não oferecem a mesma mobilidade que as celulares, pois tem finalidades diferentes dizem as operadoras.O fato é que este tipo de rede está se propagando

rapidamente, segundo estimativas do Gartner Group, o número de usuários de WLAN na

2.1 – SERVIDORES (SERVER)

Computadores que fornecem recursos compartilhados para os usuários da rede.

2.2 - CLIENTES (HOST)

Computadores acessam recursos fornecidos por um servidor e compartilham na rede.

2.3 - MÍDIA

A maneira como os computadores estão compartilhados.

2.4 - DADOS COMPARTILHADOS

Arquivos fornecidos pelos servidores através da rede.

2.5 - IMPRESSORAS E OUTROS PERIFÉRICOS

COMPARTILHADOS

Outros recursos fornecidos pelos servidores.

2.6 - RECURSOS

Arquivos, impressoras ou outros itens a serem utilizados pelos usuários da rede. Mesmo com essas semelhanças, as redes podem ser divididas em duas categorias mais amplas:

• Par-a-par
• Baseada em servidor.

3 – REDES PAR-A-PAR OU PONTO A PONTO

3.1 – TAMANHO

As redes par-a-par também são chamadas de grupos de trabalho ( Workgroup ). Em uma rede para-par há, tipicamente, pouco menos do que 10 computadores na rede.

3.2 – CUSTO

As redes par-a-par são relativamente simples. Uma vez que cada computador funciona como cliente e servidor, não há necessidade de um servidor central complexo ou de outros componentes necessários para uma rede de grande capacidade. As redes par-a-par podem ser mais baratas do as redes baseadas em servidor

3.3 – SISTEMAS OPERACIONAIS

Em uma rede par-a-par, o software de comunicação de rede não requer o mesmo nível de desempenho e segurança de um software de comunicação de rede projetado para servidores dedicados. Os servidores dedicados funcionam apenas como servidores e não são utilizados como um cliente ou uma estação de trabalho.

3.4 – IMPLEMENTAÇÃO

Em um ambiente par-a-par típico, há várias questões de rede que possuem soluções padronizadas. Estas soluções de implementação incluem:

• Computadores localizados nas mesas dos usuários
• Usuários que atuam como seus próprios administradores e planejam sua própria segurança
• Utilização de um sistema de cabeamento de fácil visualização, que conecta computador a computador na rede.

3.5 – ONDE A REDE PAR-A-PAR É ADEQUADA

São uma boa escolha para ambientes onde:

computadores.

4 – REDES BASEADAS EM SERVIDOR

Em um ambiente com mais de 10 usuários, uma rede par-a-par como os computadores agindo como servidores e clientes provavelmente não será adequada. Portanto, a maior parte das redes possui servidores dedicados. U servidor dedicado é aquele que funciona apenas como servidor e não é utilizado como um cliente ou estação de trabalho. O servidores são dedicados porque são otimizados para processar rapidamente as requisições dos clientes da rede e para garantir a segurança dos arquivos e pastas. As redes baseadas em servidor tornaram-se o modelo padrão para a comunicação de rede.

Conforme o tamanho e o tráfego das redes aumentam, mais de um servidor na rede é necessário. A distribuição de tarefas entre vários servidores garante que cada tarefa seja desempenhada da maneira mais eficiente possível.

4.1 – SERVIDORES ESPECIALIZADOS

A diversidade de tarefas que os servidores devem desempenhar é variada e complexa. Os servidores de grandes redes se tornaram especializados para acomodar as necessidades crescentes de usuários. Em uma rede os diferentes tipos de servidores incluem:

4.1.1 – Servidores de arquivo e impressão

Os servidores de arquivo e impressão gerenciam o acesso do usuário e a utilização dos recursos de arquivos e impressora. Os servidores de arquivo e impressão destinam-se ao armazenamento de arquivos e de dados.

4.1.2 - Servidores de aplicativo

Os servidores de aplicativo constituem a parte do servidor dos aplicativos cliente/servidor, assim como os dados, disponíveis para os clientes. Eles são diferentes de um servidor de arquivos e impressão. Com um servidor de arquivo e impressão, os dados ou arquivos são carregados para o computador que fez a requisição. Com um servidor de aplicativos, o banco de dados fica no servidor e apenas os resultados requeridos são carregados no computador que fez a requisição.

Um aplicativo de cliente sendo executado localmente teria acesso aos dados no servidor de aplicativos. Ao invés de todo o banco de dados ser carregado do servidor para o seu computador local, apenas o resultados da consulta seriam carregados nele.

4.1.3 - Servidores de correios

Os servidores de correio gerenciam mensagens eletrônicas entre os usuários da rede.

4.1.4 – Servidores de fax

Os servidores de fax gerenciam o tráfego de fax para dentro e para fora da rede compartilhando uma ou mais placas de fax modem.

4.1.5 – Servidores de comunicação

Os servidores de comunicação manipulam o fluxo de dados e as mensagens de correio eletrônico entre a própria rede do servidor e outras redes, computadores mainframe ou usuários remotos utilizando modems e linhas telefônicas para discar para o servidor.

O planejamento para vários servidores se torna importante em uma rede expandida.

O planejador deve considerar qualquer crescimento antecipado da rede, para que sua utilização seja interrompida caso

4.2 - SISTEMA OPERACIONAL REDE BASEADA EM SERVIDOR

Um servidor de rede e o sistema trabalham juntos como uma unidade. Independente de quanto o servidor seja potente ou avançado, ele é inútil sem um sistema operacional que possa se beneficiar de seus recursos físicos. Alguns sistemas operacionais foram projetados para aproveitar ao máximo o hardware do servidor mais avançado

4.3 – VANTAGENS DA REDE BASEADA EM SERVIDOR

4.3.1 – Compartilhando recursos

Um servidor é projetado para fornecer acesso a muitos arquivos e impressoras, ao mesmo tempo em que mantém o desempenho e segurança para o usuário.

O compartilhamento de dados baseados em servidor pode ser administrado e controlado centralmente. Em geral, os recurso são localizados centralmente e são mais fáceis de localizar e suportar do que os recursos localizados em computadores aleatórios.

4.3.2 – Segurança

A segurança é, na maioria das vezes, o motivo principal para escolher uma abordagem de rede baseada em servidor. Em um ambiente baseado em servidor a segurança pode ser controlada por um administrador, que estabelece e aplica o plano a cada servidor na rede.

4.3.3 – Backup

Como os dados críticos estão centralizados em um ou em poucos servidores e é mais fácil garantir que seja feito o backup com agendamento regular.

4.3.4 – Redundância

Através de sistemas de redundância, os dados em qualquer servidor podem ser duplicados e mantidos on-line para que, mesmo se algo acontecer aos dados na área de armazenamento de dados principal, uma cópia de backup dos dados possa ser usada para recupera-los.

O desenvolvimento de um sentido de como as diferentes topologias são utilizadas é uma das chaves para compreender as capacidades dos diferentes tipos de rede. Os computadores te que ser conectados para que compartilhem os recursos ou executem outras tarefas de comunicação. A maior parte das redes utilizam cabos para conectar um computador a outro.

Entretanto, não se trata apenas de ligar um computador a um cabo conectando outros computadores. Tipos diferentes de cabos, combinados com diferentes placas de rede, sistemas operacionais de rede e outros componentes, requerem tipos diferentes de combinação.

A topologia de uma rede implica diversas condições. Por exemplo, uma topologia em particular pode determinar não só o tipo de cabo utilizado, mas como o cabeamento é feito através de pisos, tetos e paredes.

A topologia também pode determinar como os computadores se comunicam na rede. Topologias diferentes exigem métodos diferentes de comunicação, e estes métodos têm grande influência sobre a rede.

6.1 – TOPOLOGIAS PADRÃO

Todos os projetos de rede derivam de três topologias básicas: barramento, estrela e anel.

6.1.1 – Barramento

A topologia de barramento também conhecida como barramento linear. Este é o método mais simples e comum de conectar os computadores em rede. Constituem em um único cabo, chamado tronco (e também backbone ou segmento), que conecta todos os computadores da rede em uma linha única.

Os computadores em uma rede de topologia de barramento comunicam-se endereçando os dados a um computador em particular e inserindo estes dados no cabo sob a forma de sinais eletrônicos. Para compreender como os computadores se comunicam em um barramento, você precisa esta familiarizado com três conceitos: envio do sinal, repercussão do sinal e terminador.

Envio do sinal; os dados da rede sob a forma de sinais eletrônicos são enviados para todos os computadores na rede; entretanto, as informações são aceitas apenas pelo computador cujo endereço coincida com o endereço codificado no sinal original. Apenas um computador por vez pode enviar mensagens. Os dados são enviados para todos os computadores, mas apenas o computador de destino aceita.

Repercussão do sinal; como os dados, ou sinais eletrônicos, são enviados a toda a rede, eles viajam de uma extremidade a outra do cabo. Se o sinal tiver permissão para prosseguir sem interrupção, continuará repercutindo para frente e para trás ao longo do cabo, impedindo que os outros computadores enviem sinais. Portanto, o sinal deve ser interrompido depois que tiver tido a oportunidade de alcançar o endereço de destino adequado.

Terminador; para impedir que o sinal repercuta, um componente chamado terminador é colocado em cada extremidade do cabo para absorver sinais livres. A absorção do sinal libera o cabo para que outros computadores possam enviar dados.

6.1.2 – Estrela

Na topologia de estrela, os computadores são conectados por segmentos de cabo a um componente centralizado chamado hub (é o componente central em uma topologia de estrela).

Os sinais são transmitidos a partir do computador que está enviando através do hub até todos os computadores da rede. Essa topologia iniciou-se nos primórdios da computação, com os computadores mainframe centralizado.

6.1.3 – Anel (token ring)

A topologia de anel conecta os computadores em um único círculo de cabos. Não há extremidades terminadas. Os sinais viajam pela volta em uma direção e passam através de cada computador. Ao contrário da topologia de barramento cada computador atua como um repetidor, para amplificar o sinal e envia-lo para o seguinte. Como o sinal passa através de todos os computadores, a falha em um computador pode ter impacto sobre toda a rede.

O método de transmitir dados ao redor de uma anel chama-se passagem de símbolo.Um símbolo é passado de computador a computador até que cheque a algum que tenha dados para enviar. O computador que envia modifica o símbolo, anexa um endereço eletrônico aos dados e os envia ao longo do anel. Um computador captura o símbolo e o transmite ao longo do anel os dados passam por cada computador até encontrarem aquele com o endereço que coincida com o endereço nos dados. O computador receptor devolve a mensagem ao computador emissor indicando que os dados foram recebidos. Após a verificação, o computador emissor cria um novo símbolo e o libera na rede.

6.1.4 – Anel estrela

O anel estrela (algumas vezes chamado anel ligado em estrela) parece igual ao barramento estrela. Tanto o anel estrela como o barramento estrela são centralizados em um hub que ontém o verdadeiro anel ou barramento. Os hubs em um barramento estrela são conectados por troncos de barramento linera, enquanto que os hubs do anel estrela são conectados em um padrão

7.1.6 – Selecionando uma topologia

Há muitos fatores a serem considerados quando se determina qual topologia melhor se enquadra às necessidades de uma empresa. A tabela a seguir fornece algumas diretrizes para selecionar uma topologia.

Topologia Vantagens Desvantagens

Barramento •^ Uso de cabos com

economia.

• Mídia barata e fácil de trabalhar.
• Simples confiável.
• Fácil de ampliar.
  • Rede pode ficar com tráfego intenso.
• Problemas difíceis de serem isolados.
• Rompimento dos cabos pode afetar muitos usuários.

Anel •^ Acesso idêntico para

todos os computadores

• Desempenho uniforme, a despeito de muitos usuários - Falha de um computador pode afetar o restante da rede. - Problemas difíceis de serem isolados.

• Reconfiguração da rede

interrompe o funcionamento.

Estrela •^ Fácil de modificar e

acrescentar novos computadores.

• Monitoração e gerenciamento centralizado.
• Falha em um dos computadores não afeta o restante da rede. - Se o ponto centralizado falha, a rede falha.

8 – CONECTANDO COMPONENTES DE REDE

Atualmente, em sua grande maioria, as rede são interconectadas por algum tipo de fio ou cabeamento que funciona como a mídia de transmissão da rede, transportanto sinais entre os computadores. Três principais grupos de cabos são usados nas conexões da maioria das redes: coaxial, par trançado e fibra óptica.

8.1 – CABO COAXIL

No passado esse era o tipo de cabo mais utilizado. Atualmente, por causa de suas desvantagens, está cada vez mais caindo em desuso, sendo, portanto, só recomendado para redes pequenas.

Entre essas desvantagens está o problema de mau contato nos conectores( BNC ) utilizados, a difícil manipulação do cabo (como ele é rígido, dificulta a instalação em ambientes comerciais, por exemplo, passá-lo através de conduítes) e o problema da topologia.

A topologia mais utilizada com esse cabo é a topologia linear (também chamada topologia em barramento) que faz com que a rede inteira saia do ar caso haja o rompimento ou mau contato de algum trecho do cabeamento da rede. Como a rede inteira cai, fica difícil determinar o ponto exato onde está o problema, muito embora existam no mercado instrumentos digitais próprios para a detecção desse tipo de problema.

Existem dois tipos básicos de cabo coaxial: fino e grosso. Na hora de comprar cabo coaxial, você deverá observar a sua impedância. Por exemplo, o cabo coaxial utilizado em sistemas de antena de TV possui impedância de 75 ohms. O cabo coaxial utilizado em redes possui impedância de 50 ohms.