(Parte 1 de 7)

1 Rede de Computadores3
1.1 Intr odução3
1.2 Classificaç ão de Redes3
1.2.1 Cliente -Servidor3
1.2.2 Pont o-a-Ponto4
1.3 Elementos de uma Rede4
1.4 Modelos de Redes de Computadores5
2 Mídia de Transmissão (Conectividade)6
2.1 Mídia Utilizando Cabo:6
2.1.1 Cabo Coaxial6
2.1.2 Cabo de Par Trançado (UTP / STP)10
2.1.3 Codificação dos Cabos UTP12
2.1.4 Cabo Direto, conecta o computador ao Hub/Switch/Roteador12
2.1.5 Cabo Cross-Over, conexão de um computador a outro computador12
2.1.6 Preparação do Cabo UTP:13
2.1.7 Cabo de Fibra Óptica17
2.2 Comunicação em rede sem cabos - Wireless18
2.2.1 Ondas de Radio Freqüência (RF)18
2.2.2 Micro ondas:19
2.2.3 Infraverm elho:20
3 Dispositivos de Conectividade de Rede20
3.1 Placa de Rede20
3.1.1 Interfaces Ethernet (RJ45)21
3.1.2 Interfaces Ethernet (Wireless)21
3.2 Hubs21
3.3 Switchs2
3.4 Bridge23
3.5 Routers23
4 Topologia Física da Rede24
4.1 Topol ogia Barramento:24
4.2 Topol ogia Estrela:25
4.3 Topologia Malha (Mesh):26
4.4 Topol ogia Anel (Ring):26
4.5 Variações de Topologias27
4.5.1 Topologia Barramento Estrela:27
4.5.2 Topologia Anel Estrela (ou Árvore):27
4.6 Qual Topologia Usar?28
5 Modelos de Referência OSI e o Projeto 80228
5.1 Comunicação em Rede28
5.2 O Modelo OSI e suas Camadas28
5.2.1 Camada 1 (Física)30
5.2.2 Camada 2 (Link de Dados)30
5.2.3 Camada 3 (Rede)30
5.2.4 Camada 4 (Transporte)31

Conteúdo 5.2.5 Camada 5 (Sessão) ....................................................................................... 32

5.2.7 Camada 7 (Aplicação)32
5.2.8 Encapsulamento dos Dados32
5.3 Projeto 802 do IEEE34
5.3.1 Camada Física – IEEE 80234
5.3.2 Controle de Acesso ao Meio (MAC) – IEEE 80235
5.3.3 Controle do Link Lógico (LLC) – IEEE 80236
5.3.4 Categorias do Padrão IEEE 800237
6 Prot ocolos de Rede4
6.1 Pilhas de Protocolo4
6.1.1 Protocolos de Aplicativo45
6.1.2 Protocolos de Transporte45
6.1.3 Protocolos de Rede46
7 Prot ocolo TCP/IP46
7.1 Camada de Aplicação47
7.2 ・Camada de Transporte48
7.3 Camada de Internet48
7.4 Camada de Interface com a Rede48
7.5 Endere çamento IP48
7.5.1 Máscara de Sub-Rede51
7.6 ARP (Address Resolution Protocol)51
7.7 RARP (Reverse Address Resolution Protocol)52
7.8 IP (Internet Protocol)52
7.8.1 Estrutura do Datagrama IP52
7.9 ICMP (Internet Control Message Protocol)54
7.10 UDP (User Data Protocol)54
7.1 TCP (Transmission Control Protocol)5
7.1.1 Soc kets56
7.1.2 Jane las56
7.1.3 Organização dos Segmentos Recebidos56
7.12 Prot ocolos de aplicação56
7.12.1 DNS (Domain Name System)56
7.12.2 Teln et57
7.12.3 FTP (File Transfer Protocol)57
7.12.4 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)57

5.2.6 Camada 6 (Apresentação) ............................................................................. 32 7.12.5 HTTP (HiperText Transfer Protocol) ............................................................... 58

by Luiz Alexandre (Workplus) Página 3

Basicamente consiste em 2 (dois) ou mais computadores interligados por uma mídia de transmissão, seja ela através de (Cabo: Par Trançado, Coaxial, Fibra Ótica, etc.) ou (Sem Cabo: Wireless, Rádio Freqüência) com o objetivo de compartilhar; Arquivos, Periféricos, Aplicações, etc.

Figura 1 – Rede de Computadores.

Alias todas as redes, não importa o quanto sejam sofisticadas, derivam desse sistema simples.

Se a idéia de dois computadores conectados por um cabo pode não parecer extraordinária, no passado representou uma grande conquista nas comunicações.

Uma rede de computadores baseia-se nos princípios de uma rede de informações, implementando técnicas de hardware e software de modo a torná-la efetivamente mais dinâmica, para atender às necessidades que o mundo moderno impõe. Redes de computadores incluem todos os equipamentos eletrônicos necessários à interconexão de dispositivos, tais como microcomputadores e impressoras. Esses dispositivos que se comunicam entre si são chamados de "NÓS", estações de trabalho, pontos ou simplesmente dispositivos de rede. Dois computadores seriam o número mínimo de dispositivos necessários para formar uma rede. O número máximo não é definido, teoricamente todos os computadores do mundo poderiam estar interligados.

O principal motivo para a implementação de redes de computadores nas organizações sejam elas simples escritórios ou empresas de âmbito internacional resumem-se em uma única palavra: “dinheiro!” Os custos reduzidos com a automatização dos processos mediante a utilização de redes é realmente muito significativo. Por exemplo, se uma empresa pudesse optar entre adquirir cem impressoras independentes ou apenas dez compartilhadas, sem dúvida alguma a segunda opção seria mais interessante. Também é preferível adquirir o direito de compartilhar um aplicativo (chamados de pacotes para vários usuários) entre um número predeterminado de usuários, do que adquirir várias cópias unitárias.

1.2 Classificação de Redes

Podemos classificar as redes de computadores em dois tipos, (Cliente-Servidor, Client-Server) e (Ponto-a-Ponto, Peer-to-Peer).

1.2.1 Cliente-Servidor

As redes Baseadas em Cliente-Servidor permitem gerenciamento e restrição das ações solicitadas pelos usuários, conforme política adotada pela empresa através do administrador da rede. Na maior parte desta rede, utiliza-se um servidor dedicado. Os Servidores são dedicados pois são otimizados para processar rapidamente as requisições dos clientes da rede e para garantir a segurança dos arquivos e pastas.

Rede Local by Luiz Alexandre (Workplus) Página 4

Conforme tamanho e 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. Abaixo citamos os tipos mais comuns de servidores:

a) Servidor de Arquivos; b) Servidor de Impressão; c) Servidor de Autenticação; d) Servidor de Aplicações; e) Servidor de Correio Eletrônico; f) Servidor de Comunicação.

Cliente-Servidor (Resumo):

a. Usada normalmente em redes que possuem mais de 10 computadores ou redes pequenas que necessitam de segurança; b. Custo mais elevado comparando com rede “Ponto-a-Ponto”; c. Maior desempenho na utilização das informações e recursos compartilhados; d. Concepção necessita de especialistas; e. Segurança elevada; f. Manutenção e configuração centralizada pela figura do administrador da rede; g. Existência de servidores, que são computadores que permitem disponibilizar recursos, tais como, impressão, armazenamento de arquivos, envio de mensagens, etc.

1.2.2 Ponto-a-Ponto

Na rede Ponto-a-Ponto não existem servidores dedicados ou hierarquia entre os computadores, todas as estações compartilham seus recursos mutuamente sem muita burocracia. A grande desvantagem que as redes Ponto-a-Ponto oferecem com relação às redes Cliente-Servidor é a dificuldade de gerenciar os seus serviços, já que não existe um sistema operacional que centralize a administração da rede. Também não é possível estendê-las excessivamente, já que um número elevado de NÓS sobrecarregaria o fluxo de dados, tornando-a lenta e, por conseguinte ineficaz. Aos poucos as empresas estão substituindo suas redes Ponto-a-Ponto por redes Cliente-Servidor.

Então, cada estação de trabalho pode potencialmente ser num instante o “Cliente”, como também ao mesmo tempo ser o “Servidor”, conforme desejo do usuário.

Ponto-a-Ponto (Resumo): a. Usadas em redes pequenas, até 10 computadores; b. Baixo Custo e Fácil implementação; c. Todos os usuários estão localizados numa mesma área física; d. A segurança não é um item importante; e. Não necessita de administrador de rede, a rede a administrada por cada usuário; f. A rede de computadores terá um crescimento limitado.

1.3 Elementos de uma Rede

Todas as redes necessitam dos seguintes 3 (três) elementos: a. Pelo menos duas ou mais pessoas que tenham algo a compartilhar (Serviços de Rede); b. Um método ou caminho de contato entre estes computadores (Mídia de Transmissão); c. Regras para que os dois ou mais computadores possam se comunicar (Protocolo).

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1.4 Modelos de Redes de Computadores

As Redes se dividem em três categorias, são elas: Rede Local (LAN, Local Area Network), Rede

Metropolitana (MAN, Metropolitan Area Network), Rede de Longa Distância (WAN, Wide Area Network). Conforme explicamos logo a seguir.

LAN: Este é o tipo mais comum de rede de computadores. Redes que interligam salas em um edifício comercial ou prédios de um campus universitário são exemplos de redes locais. Até mesmo quem tem dois computadores ligados em sua própria casa possui uma rede local. No princípio a maioria das redes locais era Ponto-a-Ponto, e duas redes locais normalmente não eram interligadas. Com a expansão das redes Cliente-Servidor, viabilizou-se a interconexão de diferentes LANs, dando origem às redes MANs e redes WANs. As redes LANs caracterizam-se por altas taxas de transferência, baixo índice de erros e custo relativamente pequeno.

MAN: O conceito de rede metropolitana pode parecer um tanto quanto confuso, e algumas vezes há certa confusão no que diz respeito às diferenças existentes entre uma MAN e uma rede remota. Na verdade, a definição para este tipo de rede de computadores surgiu depois das LANs e WANs. Ficou estabelecido que redes metropolitanas, como o próprio nome já diz, são aquelas que estão compreendidas numa área metropolitana, como as diferentes regiões de toda uma cidade. Normalmente as MANs são constituídas de equipamentos sofisticados, com um custo alto para a sua implementação e manutenção, que compõem a infra-estrutura necessária para o tráfego de som, vídeo e gráficos de alta resolução. Por serem comuns nos grandes centros urbanos e econômicos, as MANs são o primeiro passo para o desenvolvimento da WAN.

WAN: São redes que cobrem regiões extensas. Na verdade WAN são agrupamentos de várias

LANs e/ou MANs, interligando estados, países ou continentes. Tecnologias que envolvem custos elevados são necessárias, tais como cabeamento submarino, transmissão por satélite ou sistemas terrestres de microondas. As linhas telefônicas, uma tecnologia que não é tão sofisticada e nem possui um custo muito elevado, também são amplamente empregadas no tráfego de informações em redes remotas. Este tipo de rede caracteriza-se por apresentar uma maior incidência de erros, e também são extremamente lentas.

Um exemplo de WAN muito popular é a Internet, que possibilita a comunicação entre pessoas de lugares totalmente diferentes.

Figura 2 - Modelos de Redes (LAN, MAN, WAN).

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Podemos também conforme distância encontrar as seguintes classificações:

Distância entre CPU’s Localização das CPU’s

Nome das Redes

= 1m a 10m Desktop Personal Área Network (PAN) Conexão entre PCs.

= 10m Sala Local Área Network (LAN) Interligação no Mesmo Ambiente ou Próximo.

= 100m Prédio Local Área Network (LAN) Interligação Entre Andares.

= 2 km Campus Campus Area Network (CAN) Interligação Entre Edifícios da Mesma Planta.

= 30 km a 50 km Cidade Metropolitan Área Network (MAN) Interligação Entre Sites da Mesma Cidade.

= 100 km País Wide Area Network (WAN) Interligação Entre Cidades.

= 1.0 km Continente Wide Area Network (WAN) Interligação Entre Continentes.

= 10.0 km Planeta Wide Area Network (WAN) A Internet.

= 100.0 km Sistema Terra - Espaço Global Area Network (GAN) Terra e Satélites Artificiais.

Para um computador conectar-se em uma LAN, é necessário que exista um meio físico.

Atualmente utilizamos as seguintes mídias de transmissão: Corrente Elétrica, Ondas de Rádio, Microondas, ou Espectros de Luz para transmitir os sinais.

As classificações das mídias de transmissão são: (com cabo) ou (sem cabo, wireless).

Quando precisamos projetar o tipo de mídia que deveremos utilizar, temos que levar em consideração os fatores distintos de cada uma.

a. Custo; b. Facilidade de Instalação; c. Escalabilidade; d. Segurança; e. Atenuação; f. Imunidade a EMI.

Estudaremos agora os sistemas de cabeamento que podem ser utilizados na sua rede. Existem no mercado três tipos diferentes de cabos de rede:

a. Cabo "Coaxial"; b. Cabo de "Pares Trançados" (UTP/STP); c. Cabo de "Fibra Ótica".

Em algum tempo não tão distante, este tipo de cabeamento de rede era o mais utilizado. Vários motivos justificavam, era relativamente barato, leve para transporte, flexível e fácil de manipular. O cabo coaxial é feito de dois condutores que compartilham um eixo comum, daí o nome (co+axial). De forma simples, este cabo é constituído por "4" (quatro) camadas:

by Luiz Alexandre (Workplus) Página 7 a. Núcleo de cobre (Condutor Interno); b. Isolante plástico (Dielétrico, utiliza os materiais PVC ou Teflon); c. Malha de metal ou luva de alumínio (Condutor Externo) – Protege contra a EMI; d. Jaqueta (Capa Protetora, tubo plástico isolante e rígido forma a cobertura do cabo).

Figura 3 - Cabo Coaxial.

O condutor interno é envolvido com uma segunda camada de material, o condutor externo protegerá da interferência externa.

Devido a esta blindagem, os cabos coaxiais (apesar de ligeiramente mais caros que os de par trançado) podem transmitir dados a distâncias maiores, sem que haja degradação do sinal. Existem 4 tipos diferentes de cabos coaxiais, são eles:

a) RG-58 A/U (10Base2), b) RG-59/U, c) RG-213 A/U (10Base5), d) RG-62/U.

RG-58 A/U, Cabo Coaxial Fino:

Os cabos 10Base2, também chamados de cabos coaxiais finos, ou cabos Thinnet, são os cabos coaxiais usados em redes Ethernet. Seu diâmetro é de apenas 0.18 polegadas, cerca de 4,7mm, o que os torna razoavelmente flexíveis. O 10 (dez) na sigla 10Base2 significa que os cabos podem transmitir dados a uma velocidade de até 10 Mbps (Megabits por segundo), Base significa banda base e se refere à distância máxima para que o sinal possa percorrer através do cabo, no caso o 2 (dois) que teoricamente significaria 200 metros, mas que na prática é apenas um arredondamento, pois nos cabos 10Base2 a distância máxima utilizável é de 185 metros.

Usando cabos 10Base2, o comprimento do cabo que liga um computador ao outro deve ser de no mínimo 50 cm. É permitido ligar até 30 computadores no mesmo cabo, pois acima disso, o grande número de colisões de pacotes irá prejudicar o desempenho da rede, chegando ao ponto de praticamente impedir a comunicação entre os computadores em casos extremos.

Figura 4 - Rede utilizando cabo coaxial.

Distância Mínima: 50cm

Distância Máxima: 185m Cabo Coaxial

30 Micros no Máximo

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Características do cabo coaxial fino (10Base2):

9 Utiliza a especificação RG-58 A/U; 9 Cada segmento da rede pode ter, no máximo, 185 metros; 9 Cada segmento pode ter, no máximo, 30 “NÓS”; 9 Distância mínima de 50 cm entre cada “NÓ” da rede; 9 Utilizado com conector “BNC”.

Nota: NÓ (do inglês Node), como já dito, significa ponto da rede. Em geral é uma placa de rede (um micro), mas existem periféricos que também contam como um ponto da rede.

No caso do cabo coaxial, podemos citar repetidores e impressoras de rede (existem impressoras que tem um conector BNC para serem ligadas diretamente ao cabo coaxial da rede).

Fisicamente os cabos coaxiais são conectados na placa de rede utilizando conectores BNC. Que por sua vez são ligados aos conectores T-BNC, que finalmente são conectados na placa de rede.

Figura 5 - Cabo Coaxial com detalhe do conector BNC.

Realizado todas as conexões entre os computadores através dos T-BNC. Nos computadores dos extremos é necessária a conexão dos Terminadores de Rede, que tem por função realizar o casamento de impedância, desta forma anulando qualquer sinal que chegue ao mesmo.

Figura 7 - Terminador de Rede.

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Abaixo visualizamos a conectorização como de fato acontece.

Figura 8 – Conectorização no adaptador de rede. 10Base5 – Cabo Coaxial Grosso:

O cabo RG-213 A/U é um tipo mais antigo, usado geralmente em Redes baseadas em

Mainframes. Este cabo é muito grosso, tem cerca de 0,4 polegadas, ou quase 1 cm de diâmetro e por isso é muito caro e difícil de instalar devido à baixa flexibilidade.

Figura 9 - Cabo Coaxial RG-213 A/U.

É também chamado Thick Ethernet, Thicknet ou 10Base5. Analogamente ao 10Base2, o 10Base5 significa 10 Mbps de taxa de transferência e que cada segmento da rede pode ter até 500 metros de comprimento. Além da baixa flexibilidade e alto custo, os cabos 10Base5 exigem uma topologia de Rede bem mais cara e complicada.

Temos o cabo coaxial 10base5 numa posição central, como um Backbone, sendo as estações conectadas usando um segundo dispositivo, chamado Transceiver ou Transceptor, que atua como um meio de ligação entre elas e o cabo principal. Os transceptores perfuram o cabo 10Base5, alcançando o cabo central que transmite os dados, sendo por isso também chamados de (Vampire taps, derivadores vampiros). Os transceptores são conectados aos encaixes AUI das placas de Rede (um tipo de encaixe parecido com a porta de joystick da placa de som) através de um cabo mais fino, chamado (Transceiver cable, cabo transceptor).

Figura 10 - Conectorização do cabo coaxial grosso 10Base5.

Cabo Transceptor

Cabo Coaxial 10Base5

Transceiver

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Os cabos 10Base5 foram praticamente os únicos utilizados em redes de mainframes no inicio da década de 80, mas sua popularidade foi diminuindo com o passar do tempo por motivos óbvios.

Hoje, você só verá este tipo de cabo em instalações bem antigas ou, quem sabe, em museus.

Características do cabo coaxial grosso: 9 Utiliza a especificação RG-213 A/U; 9 Cada segmento de rede pode ter, no máximo: 500 metros; 9 Cada segmento de rede pode ter, no máximo: 100 NÓS; 9 Distância mínima de 2,5 metros entre cada NÓS da rede; 9 Utilizado com Transceiver.

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