Equipamentos de Redes

  • Placas de Rede, Repetidores, Hubs, Pontes,,

  • Switches, Roteadores, Gateways

Placas de Rede

Placas de Rede

  • Preparação dos quadros para que possam ser enviados pelos cabos. A placa de rede gera os bits de um quadro no sentido de enviá-lo para o meio físico, quando eles passam do computador para o cabo.

Placa de Rede

  • Converte os bits de um quadro quando eles chegam do meio físico para a máquina.

Placa de Rede

  • Endereçamento dos dados: cada placa de rede tem seu próprio e único endereço que ela fornece quando os quadros são postos na rede.

Placa de Rede

  • Controle de fluxo: a placa dispõe de uma memória RAM para controlar os fluxo de dados.

Placa de Rede

  • Conexão com outro computador: antes de enviar alguma informação, cada placa inicia primeiramente um diálogo com cada uma das outras placas. Algumas informações são trocadas sobre o protocolo da camada física.

Repetidores

Repetidores

  • Em redes Ethernet que operavam com cabo coaxial, tínhamos a opção de utilizar um elemento de rede, chamado repetidor que atuava no nível físico para amplificar o sinal elétrico (restaurar o sinal atenuado) e estender o alcance do barramento da rede limitado a 185 metros.

Repetidores

  • Com o advento do cabeamento com par trançado, esse tipo de equipamento deixou de ser utilizado, já que os hubs são capazes de realizar essa função.

  • Existem hoje, hubs que possuem internamente, a função do repetidor, sendo esses hubs chamados de hubs ativos.

Repetidores

  • Ver transparência.

  • Ligando segmento de rede em barramento.

Hubs

  • O termo Hub é um termo genérico usado para definir qualquer tipo de dispositivo concentrador.

Hub

  • Um dispositivo concentrador de conexões, responsáveis por centralizar a distribuição dos quadros de dados em redes estrela.

Hub

  • Todo Hub é um repetidor, mas nem todo repetidor é um Hub.

  • Replica em todas as suas portas as mensagens recebidas das máquinas da rede.

  • Se uma máquina envia um quadro de dados para outra, todas as demais máquinas recebem esse quadro ao mesmo tempo.

Hub

  • Redes Ethernet ligadas em estrela não possuem qualquer diferença em termos de funcionamento de uma rede Ethernet ligada em barramento, do ponto de vista do tráfego de dados.

  • Faz o papel de um barramento lógico.

Hub

  • Ao receber uma mensagem numa porta, faz o broadcasting para todas as portas, ou seja, transmite a mensagem para todas as portas, simulando o barramento compartilhado com cabo.

Hub

  • O Hub fica ocupado enquanto duas máquinas estão se comunicando (uma enviando quadro de dados para outra).

Hub

  • Por ser um repetidor um Hub opera na camada física.

  • Não tem como interpretar os quadros de dados que recebe e envia e, por isso, não sabe os endereços das placas de rede das máquinas ligadas a ele.

Hub

  • Um Hub não possui a capacidade de aumentar o desempenho da rede, como ocorre com o switches.

Hub

  • Facilidade de se identificar um defeito:

  • - isolar problemas que ocorrem nos

  • equipamentos ou cabos de uma

  • rede local, já que se a rede inteira

  • continua funcionando, somente a máquina

  • que está com o cabo defeituoso é que

  • deixa de funcionar.

Hub

  • Como cada equipamento de uma local é ligado numa forma de estrela, no caso de falha de um equipamento ou cabo, não ocorre interferência nos outros.

  • Detecta-se e isola-se defeitos com mais segurança.

Hub

  • Isto permite a visualização individual dos pontos da rede local, permitindo maior agilidade na solução de problemas, diferentemente da ligação por cabo contínuo ao longo das estações.

Hub

  • Pode-se ter um gerenciamento sobre a rede, visualizando-se num painel, instantaneamente, os pontos com problemas.

Hub

  • Concentradores de cabos que não possuem qualquer tipo de alimentação elétrica são chamados hubs passivos.

  • Exemplo: Path Panels usados nos sistemas de cabeamento estruturado.

Hub

  • Hubs ativos regeneram os sinais que recebem de suas portas, antes de enviá-lo para todas as portas.

  • Hubs gerenciáveis são os que permitem qualquer tipo de monitoramento.

  • O monitoramento é feito via software.

  • Podem detectar falhas e fornecer relatórios estatísticos.

Hub

  • Hubs empilháveis (stackable) permitem a ampliação do seu número de portas.

  • Possuem uma porta especial 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.

Hub

  • Em princípio, os hubs só podem conectar máquinas que estejam se comunicando com ele, numa mesma velocidade.

  • Existem Hubs de velocidade múltipla:

  • (100 Mbps / 10 Mbps)

  • Ver transparência.

Hub

  • Devido ao grande número de mudanças de local de equipamento, que podem ocorrer numa rede, dentro de uma empresa, o uso de cabeamento estruturado com hubs se mostra bastante eficiente, rápido e econômico nas mudanças.

Hub

  • Hubs distantes podem ser interligados com fibra ótica, desde que o hub seja apropriado a conectar essas fibras.

Hub

  • Também podem ter portas apropriadas para ligações FDDI, ATM, Token-Ring e outras. Neste caso são considerados hubs de grande porte, chamados de hubs multiprotocolos.

Hub

  • São instalados juntamente com um Path Panel, quando são utilizados em instalações com grande número de máquinas.

  • Ver transparência.

Hub

  • Regrad de Segmentação para Redes Ethernet:

  • 10 Mbps, 100 Mbps, 1000Mbps

  • Limite de Conexões

  • - Hubs operando a 10 Mbps.

  • - Hubs operando a 100 Mbps

  • - Hubs operando a 1000 Mbps

Pontes

  • Bridges

Pontes

  • Com um repetidor, se ampliava a rede, resolvendo-se apenas o problema da atenuação do sinal.

  • Diversos segmentos poderiam ser montados, mas a rede era considerada uma só.

Pontes

  • São equipamentos usados para interconectar duas redes redes (dois segmentos), mas isolando o tráfego de ambas.

Pontes

  • Supondo que tenhamos uma rede local com muitas estações ligadas a um mesmo barramento e desejamos dividí-la em duas partes para aliviar o tráfego no barramento.

  • Neste caso, colocávamos uma ponte entre os dois segmentos.

Pontes

  • Atualmente, se usa hubs para substituir logicamente a rede local física em barramento, assim a segmentação é melhor feita através de switches.

Pontes

  • A função da ponte é deixar passar para o outro segmento somente as mensagens endereçadas a ele.

  • Com isto, temos o tráfego menor no barramento, pois as mensagens de ambos os segmentos não concorrem mais juntos no mesmo barramento.

Pontes

  • Isolam o tráfego de cada rede, evitando o compartilhamento total do barramento por ambas, evitando colisões e aumentando a performance.

  • É mais simples que um roteador. Uma ponte trabalha na camada de enlace ao passo que um roteador trabalha na camada de rede.

Pontes

  • Detectam automaticamente os endereços MAC das estações (que vem na placa de rede das mesmas) que existem nas duas redes.

Pontes

  • Esses endereços são colocados em uma tabela por meio de um algoritmo, chamado “spanning-tree” e é por meio dessa tabela que a ponte deixa passar para o outro segmento somente os quadros Ethernet que possuem endereços MAC das estações desse segmento.

Pontes

  • A ponte é independente de protocolo, pois lê apenas o endereço do quadro de enlace, sem ler o conteúdo desse quadro.

Pontes

  • Pode-se usar pontes para se interligar duas redes distantes por meio de modems.

  • Ver transparência.

Switches

Switch

  • É um equipamento que tem por finalidade fazer a interligação de hubs.

Switch

  • Se uma rede, antes composta de micros e hubs, cresceu, há a necessidade de um switch para segmentar a rede e melhorar a performance como um todo.

Switch

  • Atua na camada de enlace.

  • O switch toma a mensagem da camada de enlace, lê o endereço de destino, e envia a mensagem para a porta do segmento de rede no qual o endereço de destino, existente na mensagem, está alocado.

Switch

  • O switch trabalha de forma diferente de um hub. O hub compartilha a velocidade entre todas as estações de forma idêntica (como o barramento é compartilhado de forma idêntica)

Switch

  • O Switch dedica a mesma velocidade para todas as estações, mas a velocidade não é compartilhada, é dedicada.

Switch

  • O switch funciona como uma matriz de comutação de alta velocidade, feita em nível de hardware (o que é mais rápido que por software).

Switch

  • Essa comutação é baseada no endereço MAC (Medium Access Control – subcamada da camada de enlace, de acesso ao meio físico), e é controlada por meio de endereços das suas portas, por um algoritmo especializado.

Switch

  • O desempenho interno de um switch ou tráfego de mensagens na matriz de comutação é na faixa de Gigabits/segundo.

Switch

  • Normalmente, os dados carregados dentro de um frame Ethernet são de protocolos IP (TCP/IP) ou IPX (Netware).

Switch

  • O switch é um equipamento que permite que vários segmentos de redes se comuniquem com outros segmentos, ao mesmo tempo, dois a dois.

Switch

  • Como um switch possui várias portas conectadas de forma matricial, é possível ligarmos vários segmentos de redes Ethernet, permitindo que todos os segmentos se comuniquem entre si isoladamente.

Switch

  • Velocidade:

  • - São classificados de acordo com sua

  • velocidade de operação: 10 Mbps,

  • 100 Mbps e 1000 Mbps.

Switch

  • Segurança:

  • - Os hubs não são tão seguros

  • quanto os switches porque todos os

  • quadros são transmitidos para todas

  • as portas.

Switch

  • Ligação:

  • - Os switches, por causa de seu alto

  • custo, quase não são usados

  • sozinhos. Em geral são usados

  • ligados a Hubs.

Switch

  • Os Hubs possuem limitação quanto à quantidade de ligações.

  • Os switches, no entanto,podem ser ligados a qualquer uma das portas do hub, já que os switches são considerados pelo Hub como se fosse um microcomputador.

Switch

  • É possível que um segmento de rede de 10 Mbps, se comunique com um servidor ligado ao switch. No caso, o servidor que pode atender a diversos segmentos de 10 Mbps, pode estar ligado a 100 Mbps ao switch, permitindo assim, atender a vários segmentos, com alta performance, porém atendendo os segmentos com seus tráfegos de rede isolados.

Tipos de Switch

  • Frame Switch

  • Faz as conexões (estabelecimento de

  • links entre dois pontos) em arquiteturas de

  • transmissão por frame (quadro da camada

  • de enlace) com velocidades de 10 Mbps e

  • 100 Mbps. Opera com frames padronizados

  • de tamanhos variáveis tipo Ethernet ou

  • Token-Ring.

Tipos de Switch

  • Cell Switches

  • Vimos switches que tratam exclusivamente de redes locais.

  • Existem os Cell Switches que funcionam com base na tecnologia ATM, que operam no conceito de células e podem ser utilizados no ambiente de LANs.

Roteadores

Roteadores

  • São pontes que atuam na camada de rede.

  • É um equipamento que trabalha com um protocolo da camada de rede, convertendo o protocolo de uma rede para outra de protocolo distinto.

Roteadores

  • A diferença entre uma ponte e um roteador é que o endereçamento que a ponte utiliza é o da camada de enlace (MAC) das placas de rede, que é um endereçamento físico.

Roteadores

  • O roteador, por operar na camada de rede, usa o endereçamento dessa camada, que é um endereçamento lógico.

  • No caso TCP/IP, esse endereçamento é o endereço IP.

Roteadores

  • Impossibilidade de endereços MAC na Internet.

  • A conversão do endereço lógico (IP) para o endereço físico (MAC) é feita somente quando o pacote chega à rede de destino.

Roteadores

  • Endereços lógicos são mais fáceis de serem organizados.

Roteadores

  • São capazes de fragmentar os pacotes recebidos, e isto faz com que possa interligar duas redes com arquiteturas distintas.

Roteadores

  • Ao receber um frame de dados que vai ser transmitido, verifica o seu endereçamento em nível de rede, fazendo a conversão de protocolo, se necessário. Um pacote de dados é transmitido para o endereço de destino, escolhendo o melhor caminho (rota na WAN).

Roteadores

  • Interfaces LAN:

  • - Ethernet, Token-Ring, FDDI

  • Roteando protocolos:

  • - IP, IPX

Roteadores

  • Consegue separar topologias diferentes, trantando protocolos diferentes, roteando ou escolhendo o melhor caminho para o tráfego de pacotes de um ponto ao outro, ao longo de uma rede com diversos nodos (roteadores).

Roteadores

  • Mais apropriados para redes WAN.

  • Retransmite os pacotes para as redes e não para as estações finais.

Roteadores

  • Uma estação remetente de pacote deve conhecer, obrigatoriamente, o endereço do primeiro roteador ao qual deve enviar o pacote.

Roteadores

  • Operam com tabelas de rotas, as quais são atualizadas por um método apropriado, ou seja, um protocolo da camada de rede que contém a informação de roteamento.

Roteadores

  • Dependem do protocolo utilizado para poderem interpretar as informações e poder roteá-las na rede.

Roteadores

  • A diferença entre um roteador e outro, é a quantidade de protocolos que um ou outro opera. Um roteador trata diversos protocolos e consegue interligar várias redes diferentes.

Roteadores

  • Ver transparência:

  • 1. Conectando arquiteturas diferentes:

  • Ethernet com Token Ring.

  • 2. Comunicando-se com vários

  • protocolos.

Roteadores (Características)

  • Três usos:

  • - Conexão Internet

  • - Conexão de LANs

  • - Conexões de WANs

  • Equipamento que interliga duas ou mais redes.

Roteadores

  • Interligação de uma rede local com a Internet.

  • Ver transparência.

  • O roteador típico para esse usos deve possuir basicamente duas portas:

  • - uma porta WAN

  • - uma porta LAN

Roteadores

  • A porta WAN recebe o cabo que vem do backbone da Internet.

  • Normalmente, essa conexão é feita por um conector V.35 (34 pinos).

  • A porta LAN é conectada à rede local (saída Ethernet), já que a maioria das redes locais usa essa arquitetura.

Roteadores

  • Interligação de duas redes locais: dividir uma rede grande em segmentos menores.

  • Ver transparência.

  • Aplicação: Redes locais pertencentes a uma mesma empresa.

  • Não resolve o problema de empresas com filiais em vários estados.

Roteadores

  • A solução para isso é fazer uso de uma rede pública com as oferecidas pelas companhias de telecomunicações (Embratel, Telemar, Brasil Telecom, ...), que irá interligar duas cidades distantes através de uma conexão WAN.

  • Ver transparência.

Roteadores

  • Cada uma das portas do roteador deve receber um endereço lógico.

  • No caso do TCP/IP, um número IP, que esteja em uma rede diferente dos endereços colocados nas outras portas.

Roteadores

  • Na hora de escolher um roteador, devemos levar em consideração algumas características básicas:

  • Número de portas WAN.

  • Número de portas LAN

Roteadores

  • Velocidade das portas WAN

  • Velocidade das portas LAN

  • Tolerância a Falhas

  • Redundância

  • Balanceamento de Carga

Roteadores

  • Alguns roteadores possuem um recurso chamado de redundância de call-up.

  • Esse recurso permite ligar um roteador a um modem através de um cabo serial, e no caso do link WAN falhar, o modem pode discar para um provedor e se conectar (nomalmente a 33.600 bps), mantendo a conexão da rede local com a Internet no ar.

Roteadores

  • Tolerância a Falhas: através deste recurso, o roteador continua operando mesmo quando ele se danifica.

  • Redundância: significa que o roteador tem na realidade dois roteadores dentro dele. Caso o primeiro falhe, o segundo entra em ação.

Roteadores

  • Balanceamento de Carga: existem roteadores que podem gerenciar duas ou mais conexões entre ele e outros roteadores, otimizando as conexões. Essa característica é uitlizada em conexões entre filiais de empresas.

Roteadores

  • Configuração de Roteamento

  • - default gateway: porta de saída

  • usada quando o roteador não

  • conhece o endereço de destino de

  • um pacote.

  • - Cada roteador poderá usar um default

  • gateway.

Roteadores

  • Ver transparência.

  • Na rede 1 o gateway deve ser configurado para 192.168.0.1, que é a porta LAN do roteador 1. Esse roteador usa como gateway o endereço 10.0.0.1, que é o provedor no qual ele está ligado.

Roteadores

  • Já a rede 2 tem como gateway o endereço 173.23.1.1, que é a porta LAN do roteador 2. Este, por sua vez, usa como default gateway o endereço 192.168.0.1, que é a porta LAN do roteador 1.

Roteadores

  • Quando uma máquina da rede 2 enviar um pacote, o roteador 2 irá analisá-lo para enviá-lo ao destino. Se o pacote é destinado à própria rede 2, esse pacote não sai dessa rede e é encaminhado para a máquina de destino.

Roteadores

  • Caso o pacote possua um endereço de destino desconhecido, o roteador irá encaminhá-lo para o seu default gateway, que é a porta LAN do roteador 1.

Roteadores

  • O roteador 1 analisará o pacote. Se esse pacote possui endereço conhecido, isto é, é um pacote destinado à rede 1, então o roteador 1 o entrega.

  • Caso contrário, o roteador 1 enviará o pacote para o seu default gatweway (o provedor).

  • Esse procedimento continua até o pacote ser entregue ao destino.

Roteadores

  • Se a rede não usa protocolo de roteamento, teremos que configurar manualmente a tabela de roteamento de cada roteador.

  • A tabela é simples: possui uma coluna informando a rede de destino. E outra coluna informando qual é o gateway para acessá-la.

Roteadores

  • Tabela do Roteador 1

Roteadores

  • Tabela do Roteador 2

Roteadores

  • O endereço 0.0.0.0 é usado para representar o default gateway.

  • O endereço 127.0.0.1 é um endereço de loopback, usado em situações de teste, e que deve ser configurado.

  • O endereço IP, onde o último byte é seja 0, são usados para endereçar uma rede.

Roteadores

  • Na figura o endereço da rede 1 é 192.168.0.0 e a rede 2 é 172.23.1.0 .

  • Não é necessário, no roteador 2, configurar um gateway para o endereço 192.168.0.0. O roteador 2 já está configurado para enviar qualquer pacote desconhecido para o endereço 192.168.0.1. Isso inclui endereços pertencentes à rede 192.168.0.0.

Roteadores O Protocolo de Roteamento OSPF

  • Protocolo Aberto baseado no estado do link.

  • Usado pela camada IP.

  • Periodicamente cada roteador testa o estado dos roteadores a que ele estiver conectado diretamente.

  • O teste é feito enviando um mensagem chamada Hello. Cada roteador deve enviar uma resposta.

Roteadores O Protocolo de Roteamento OSPF

  • Cada roteador deve enviar uma resposta.

  • Caso nenhuma resposta seja retornada significa que aquele roteador não está funcionando.

O Protocolo de Roteamento OSPF

  • De tempos em tempos, os roteadores enviam para os demais roteadores a que eles estiverem conectados diretamente, uma lista dos roteadores que eles podem alcançar corretamente.

O Protocolo de Roteamento OSPF

  • Essa lista não inclui nenhuma informação de rota, mas apenas o estado da conexão dos roteadores.

O Protocolo de Roteamento OSPF

  • Com isso, cada roteador passa a ter conhecimento de todos os caminhos que interligam os roteadores.

  • No OSPF cada roteador tem o conhecimento de todos os caminhos.

O Protocolo de Roteamento OSPF

  • Com o uso do OSPF cada roteador pode escolher não o menor caminho para atingir a rede destino, mas o caminho que oferece o melhor desempenho (que eventualmente poderã se o menor caminho).

O Protocolo de Roteamento OSPF

  • O OSPF possui roteamento baseado em tipo de serviço. Ou seja, a escolha da melhor rota para um determinado pacote, não depende somente do destino, mas também do tipo de serviço que ele representa.

  • A rota é escolhida dependendo da prioridade do pacote.

O Protocolo de Roteamento OSPF

  • O OSPF permite o uso de autenticação, isto é, o uso de senha para a alteração das informações de roteamento.

O Protocolo de Roteamento OSPF

  • O OSPF permite o balanceamento de carga, isto é, se houver mais de uma rota para um mesmo destino, roteadores usando o OSPF dividem os dados a serem transmitidos através dessas rotas, aliviando o peso dessas transmissões.

O Protocolo de Roteamento OSPF

  • Pacotes OSPF são enviadas dentro de datagramas IP. Nesses datagramas, o campo “protocolo” é colocado com o valor 89, de forma a identificar que o datagrama está carregando uma mensagem OSPF.

O Protocolo de Roteamento OSPF

  • A seguir é mostrado p encapsulamento da mensagem OSPF em um datagrama IP:

Encapsulamento de Mensagens OSPF em Pacotes IP

Formato do Cabeçalho

Formato do Cabeçalho

  • O formato do cabeçalho OSPF, que está presente em todas mensagens OSPF, é mostrado a seguir:

Campos do Cabeçalho

  • Versão: versão do protocolo OSPF. Esse campo possui sempre o valor 1.

  • Tipo: identifica o tipo de mensagem OSPF, conforme a tabela a seguir:

Tipos de Mensagem do OSPF

Campos do Cabeçalho

  • IP do roteador de origem: informa o endereço IP do roteador que está enviando a mensagem.

  • Área: no protocolo OSPF as redes podem ser divididas em áreas. Esse campo é usado para informar qual área a mensagem se refere.

Campos do Cabeçalho

  • Checksum: campo usado para verificar erros na mensagem.

  • Tipo de autenticação: informa se será usada a senha e qual o tipo de senha. Zero informa que a senha não será usada. E 1 informa que será usada uma senha simples (não criptografada).

Campos do Cabeçalho

  • Autenticação: este campo porta a senha, caso seja usada.

Formato das mensagens Hello

  • Mensagem Hello para testar a comunicação entre os roteadores.

  • Os campos existentes são:

  • Cabeçalho OSPF: Campo-Tipo é 1.

Formato das mensagens Hello

  • Máscara de Sub-Rede: para endereçar a rede para a qual a mensagem foi enviada.

  • Intervalo: de tempos em tempos (em segundos) as mensagens Hello são enviadas pelos roteadores.

Formato das mensagens Hello

  • Opções: configurações adicionais.

  • Prioridade: É a prioridade do roteador que está enviando a mensagem. Esse campo é usado para eleger qual será o roteador designado para coletar as informações da rede.

Formato das mensagens Hello

  • Prioridade (cont):

  • O roteador de vizinhança que tiver a maior prioridade será esse roteador.

  • Esse campo é usado para eleger também o roteador de backup.

Formato das mensagens Hello

  • Caso o roteador designado saia do ar. o roteador designado de backup assume o seu papel.

  • Temporizador: Tempo sem resposta (dados em segundos) necessário para que um roteador seja considerado fora do ar (inalcançável)

Formato das mensagens Hello

  • Roteador Designado: O endereço IP do roteador que está enviando a mensagem hello pensa que é o roteador designado.

Formato das mensagens Hello

  • Um roteador designado é aquele que é o responsável por coletar toadas as informações do estado dos links da vizinhança.

Formato das mensagens Hello

  • Vizinhança: O roteador enviando a mensagem hello envia uma lista de endereços IP de todos os roteadores dos quais ele recebeu uma mensagem hello durante o tempo configurado no campo temporizador.

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