Equipamentos usados em LANS: repetidores, hubs, bridges, switchs e router.

Switchs ou comutador

É um equipamentos de rede utilizado para interligar vários computadores (tantos como o numero de portas disponíveis). Este equipamento serve também para interligar segmentos da camada 2 do modelo OSI.

Hubs ou repetidores multi-porta

É um equipamento de rede utilizado para interligar vários computadores. A sua diferença face aos switchs encontra-se no interior, já que este possui um barramento onde todas as portas estão ligadas (logo partilhado) o que não acontece no switch. Este equipamento interliga segmentos da camada 1 do modelo OSI.

Repetidores

Os repetidores, embora já ultrapassados, utilizam-se para interligar segmentos de rede para expandir as LANS.
A sua funcionalidade baseia-se na amplificação dos sinais entre os dois segmentos, evitando a destruição criada pelo comprimento do cabo e a carga criada pelos dispositivos ligados a esses segmentos. Um repetidor é incapaz de efectuar filtragem ou outro tipo de processamento de tráfego, amplificando os sinais mesmo que possuam erros.

USB (Cabo de rede USB)

As portas Universal Serial Bus mais conhecidas como USB, estão presentes em todos os computadores actuais, além de ser a interface mais utilizada por outros periféricos.
Para montar uma rede via USB, é necessário um cabo especial, que possui um hardware controlador de rede, que será o responsável pela criação de uma rede virtual entre os computadores.
Apesar de ter uma alta taxa de transferência, as redes USB estão limitadas a conectar apenas duas máquinas.

PLC (Power Line Communications)

Pensando na enorme rede eléctrica que já existe em todo o mundo, foi desenvolvida esta tecnologia para a transferência de dados. É de fácil instalação.
Agora, como desvantagens, temos a quantidade de interferência que ainda existe neste meio, e o grande compartilhamento dele.

Bluetooth

As redes bluetooth (chamadas de rede PicoNet) tem vantagens e desvantagens.
As vantagens, está no preço bem acessível dos adaptadores bluetooth, tem baixo consumo de energia, e a possibilidade de usar esses mesmos adaptadores para fazer a conexão com diversos dispositivos no dia-a-dia.
Como desvantagem, a velocidade da conexão bluetooth raramente passa de 700kb/s, o alcance é do no máximo 10 metros, e só podem ser ligados 8 acessos simultâneos.

Ondas infravermelhas

As ondas infravermelhas são largamente utilizadas em controles remotos, por exemplo. Uma característica importante desta onda é que não pode atravessar objectos sólidos. Assim pode-se construir LAN's mais seguras contra a espionagem electrónica. São transmissões limitadas a 30 metros, e possui largura de banda até cerca de 30Mbps.

Transmissão via rádio

Neste tipo de transmissão as características físicas que as ondas de rádio podem oferecer são:
fáceis de serem geradas, atravessam paredes, contornam objectos, são reflectidas pela atmosfera e percorrem longas distancias.
É útil quando para construir uma rede em regiões (onde esticar cabos é coisa complicada), como em uma cidade cheia de prédios e regiões montanhosas.
A desvantagem de utilizar ondas de rádio é que podem causar interferência com outros equipamentos, são absorvidas por obstáculos, por exemplo a chuva e podem sofrer interferência de motores ou equipamentos eléctricos.

Fibra óptica

Os cabos de fibra óptica são filamentos de vidro (ou de materiais poliméricos) com capacidade de transmitir sinais digitais sob a forma de sinais luminosos.

Estes filamentos podem apresentar diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros na ordem de micrómetros (mais finos que um fio de cabelo) até vários milímetros. Graças a essa característica, são cabos que conseguem ter uma velocidade ilimitada comparados com cabos eléctricos.

O seu uso é desejável quando existe a necessidade de transmitir dados para grandes distâncias.

Outra característica deste tipo de cabos é não sofrerem interferências de campos electromagnéticos.

Os cabos de fibra óptica são compostos por dois fios (um para a recepção e outro para a transmissão) formados por minúsculos cilindros de vidro. Possui duas camadas: Núcleo (vítreo) e Revestimento (Silicone).

Tipos de Fibra Óptica

Multimodo Degrau

Primeiro tipo de fibra óptica que surgiu, é o mais simples dos três, o núcleo e o revestimento estão claramente definidos.
O núcleo é formado por um único tipo de material, tendo índice de refracção constante, e um diâmetro variável. Os raios de luz reflectem no revestimento em vários ângulos, resultando em comprimentos de caminhos diferentes para o sinal. Isto causa o espalhamento do sinal ao longo do cabo e limita a largura de banda do cabo.
Este fenómeno é chamado de dispersão modal. A atenuação é alta, fazendo com as fibras sejam utilizadas em transmissão de dados em curtas distâncias
Banda: até 35 Mhz.km
Núcleo: entre 50 e 400 mm
Atenuação: maior que 5 dB/km

Multimodo Refração Gradual

Neste tipo de fibra óptica, o núcleo e o revestimento são alterados para criar índices de refracção diferentes. Os sinais luminosos viajam no eixo do cabo encontrando uma grande refracção, tendo uma velocidade de transmissão baixa.
Os raios que viajam na mesma direcção do cabo tendo um índice de refracção menor e são propagados mais rapidamente. Assim, todos os modos do sinal poderão viajar a uma mesma velocidade no cabo, de maneira a reduzir a dispersão. É normalmente utilizada nas telecomunicações.
Núcleo: entre 125 e 50 mm
Atenuação: 3 dB/km
Banda: até 500 Mhz.km

Monomodo

Com um diâmetro de núcleo pequeno, o índice núcleo/revestimento permite que apenas um modo seja propagado através da fibra, o que diminui a dispersão do pulso luminoso.
A emissão de sinais em fibras do tipo monomodo só é possível com a utilização de laser. Contudo, o equipamento é mais caro que o dos sistemas multimodo. Esse tipo de fibra é utilizado em sistemas telefónicos.
Banda: até 100 GHz.km
Núcleo: 8 micrometros (µm)
Atenuação: entre 0,2 dB/km e 0,7 dB/km

Cabo de par traçado

O cabo de par trançado é formado por pares de fios condutores (entrelaçados) separados por um material isolante. Cada par é composto por um positivo e um negativo. Isto garante a protecção contra interferências electromagnéticas.

Os cabos de par trançado podem ser divididos em duas subcategorias de acordo com a blindagem externa.


Os cabos de par trançado sem blindagem externa são chamados de UTP.

Os que possuem essa blindagem são os STP.

Cabo coaxial

O cabo coaxial é formado por dois condutores separados e envolvidos por um material isolante. O primeiro condutor, o cobre (normalmente), é mais rígido e está envolvido pelo segundo condutor, alumínio (normalmente) em forma de malha.

Este segundo condutor, além de ajudar na transmissão, é também responsável por proteger o cobre contra as interferências magnéticas.

Meios Magnéticos de Transmissão

Uma forma muito barata de se transportar dados de um lugar para o outro é através de fitas magnéticas ou discos flexíveis.

Apesar de simples é confiável. Pode ser mais eficaz que muitos meios de transmissão guiados, dependendo da maneira como é feita.


Por exemplo:


Vamos supor que um usuário queira fazer um back-up de um HD num outro computador que se encontrava localizado a alguma distância. Um HD de 80 GB portátil leva algumas horas para ser completamente preenchido num computador e levando para outro. No entanto, transmitir 80GB numa Internet ADSL comum levaria mais tempo.

Meios Fisicos de Transmissão

Para definir os meios físicos é necessário entender o comportamento dos bits.

Um bit viaja a partir de um sistema através de uma série de links e roteadores até chegar ao sistema de destino.

Nesse caminho, o bit é transmitido diversas vezes. O sistema de origem transmite o bit, o primeiro roteador recebe o bit e este por sua vez transmite-o.

Enquanto viaja da origem para o destino, o bit passa por uma série de transmissores e receptores.

Cada bit é enviado pela propagação de ondas electromagnéticas ou pulsos ópticos através de um meio físico.

Os meios físicos podem ter formas distintas e não precisam ser do mesmo tipo.

Exemplos de meios físicos: par-trançado, cabo coaxial, cabo de fibra-óptica, espectro de rádio terrestre, e espectro de rádio por satélite.

Os meios físicos dividem-se em duas categorias: meios encapsulados e não encapsulados.


Nos meios encapsulados, as ondas percorrem um material sólido; exemplos desse tipo de meio são: cabo de fibra-óptica, par-trançado e cabo coaxial.

Nos meios não encapsulados, as ondas propagam-se na atmosfera e no espaço; exemplos: LAN wireless e canal digital de satélite.O custo do link físico é relativamente baixo.

Redes de computadores locais (LANS)

Placas de Rede

Uma placa de rede (ou NIC) é um dispositivo de hardware responsável pela comunicação entre os computadores em uma rede.

A placa de rede é o hardware que permite aos computadores conversarem entre si através da rede. A sua função é controlar todo os envios e recebimentos de dados através da rede.

Comparação entre o modelo OSI e o modelo TIP/IP

Existe alguma discussão sobre como mapear o modelo TCP/IP dentro do modelo OSI. Uma vez que os modelos TCP/IP e OSI não combinam exactamente, não existe uma resposta correcta para esta questão.

Além do mais, o modelo OSI não é realmente rico o suficiente nas camadas mais baixas para capturar a verdadeira divisão de camadas é necessário uma camada extra (a camada internet) entre as camadas de transporte e de rede.

Protocolos específicos para um tipo de rede que rodam numa estrutura de hardware básico precisam de estar na camada rede. Exemplos desse tipo de protocolo são ARP e o Spanning Tree Protocol (usado para manter pontes de rede redundantes em "espera" enquanto são necessárias).

Geralmente, as três camadas modelo OSI (aplicação, apresentação e sessão) são consideradas como uma única camada (aplicação) no modelo TCP/IP.

Isto porque o TCP/IP tem uma camada de sessão relativamente leve, consistindo de abrir e fechar conexões sobre TCP e RTP e fornecer diferentes números de portas para diferentes aplicações sobre TCP e UDP.

Descrição da 4ª camada do modelo OSI

4ª Camada Aplicação

Corresponde as camadas 5, 6 e 7 do modelo OSI faz a comunicação entre as aplicações e protocolo de transporte

Os protocolos mais importantes que operam nesta camada são:


SMTP ( Simple Mail Transfer Protocol) – protocolo para enviar mensagens de E-mail entre utilizadores da Internet;

DNS (Domain Name Server) – ligação entre domínios e endereços IP;


HTTP( Hiper Text Transfer Protocol) – protocolo utilizado para transferência de dados na www( wold wide web).

Descrição da 3ª camada do modelo TCP/IP

3ª Camada de Transporte

Equivalente à camada de transporte do modelo OSI. É responsável pela transformação da mensagem proveniente da camada de aplicação em segmentos ( nome dos pacotes nesta camada) e por enviá-los para a camada de Internet. Nesta camada operam dois protocolos TCP e o UDP.

Descrição da 2ª camada do modelo TCP/IP

2ª Camada Internet

Equivale a camada de rede do modelo OSI. Os protocolos que operam nesta camada são o IP ( Internet Protocol),ICMP ( Internet

Control Message Protocol), ARP ( Adress Resolution Protocol) e RARP ( Reverse Adress Resolution Protocol).Na transmissão de dados, os pacotes recebidos pela camada TCP são divididos em datagramas e enviados para a camada 1.

Esta camada ainda responsável pelo o routing de pacotes, isto é, adiciona aos datagramas informações referentes ao caminho a percorrer na rede.

Descrição da 1ª camada do modelo TCP/IP

1º camada interface de rede

Esta camada é equivalente as camadas 1 e 2 do modelo OSI, recebe os datagramas vindos da camada 2 e envia-os em forma de quadros através da rede.

Descrição das camadas do modelo TCP/IP

1º camada interface de rede

Esta camada é equivalente as camadas 1 e 2 do modelo OSI, recebe os datagramas vindos da camada 2 e envia-os em forma de quadros através da rede.

Modelo TCP/IP- A Importância do modelo

Umas das suas grandes vantagens e a razão principal pela qual o DOD (departamento de defesa americano) inicialmente o desenvolveu foi pela capacidade dos dados seguirem caminhos distintos ate ao destinatário independentemente do tamanho da rede.

Desenvolveu-se este projecto para garantir em caso de ataque a alguma bateria não se perderia a comunicação com as restantes.

Encapsulamento de dados

No modelo OSI o encapsulamento funciona de maneira similar:

Cada camada acrescenta aos dados, informação importante para o tratamento dos mesmos a esse nível.

Essa informação acrescentada em cada camada é chamada de Header (cabeçalho) Nível 2.

7ª Camada (Camada de Apresentação

É a camada final que fornece os mecanismos de comunicação de alto nível as aplicações.

Responsável pela a interface entre o protocolo de comunicação e de aplicação utilizada pela a rede. São exemplos destas aplicações o correio electrónico e a transferência de ficheiros.

6ª Camada (Camada de Apresentação)

Camada responsável pela a interacção entre as camadas 5 e 7. Serve de conversor de (camada 5 para 7 ) ou para ( camada 7 para 5 ) o formato universal.

5ª Camada (Camada de Sessão)

Esta camada é responsável por sincronizar o diálogo entre o emissor e o receptor (modo simplex, half-duplex ou full-duplex) e pelo restabelecimento automático de ligações.

Se por acaso a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor.

4ª Camada (Camada de Transporte

Responsável pela transferência de informação de extremo a extremo. Separa as camadas responsáveis pelo meio físico ( camada 1 , 2 e 3 ) das que tratam da aplicação ( camada 5 , 6 e 7 ).

Eventualmente poderá também realizar controlos de erro ( ligação fiável ) e controlo de fluxo.


Dois protocolos utilizados nesta camada são o TCP e o UDP.O primeiro é orientado a ligação ( connection oriented ) (protocolo fiável), quanto ao UDP é um protocolo sem ligação ( connectionless ) (não fiável).

Os pacotes podem ou não chegar ao destino, podem chegar desordenados ou duplicados sem que o emissor se aperceba ( usado em aplicações REALTIME).

3 ª camada ( Camada de Rede

Esta camada é responsável pela transferência de informação.

Opera basicamente com endereços de rede IP. Ela é responsável pelo o encaminhamento dos pacotes através da rede ( nos routers ) e é completamente independente do meio de transmissão, garantido a transmissão através de redes heterogéneas.

Os protocolos de rede desta camada são o IP e o IPX.

Funções da Camada

Encaminhamento, endereçamento, interconexão de redes, tratamento de erros, fragmentação de pacotes, controle de congestionamento e sequenciamento de pacotes.

Movimenta pacotes a partir de sua fonte original até seu destino através de um ou mais enlaces.

2ª camada ( Camada de enlace ou Ligação de dados

Responsável pela activação, desactivação e manutenção de uma ligação de dados.

Exerce controlo de fluxos e de erros ( em caso de ligação fiável) e ainda o encapsulamento de dados em tramas de transmissão.São exemplos de alguns protocolos desta camada o PPP e o LAPB( x.25 )

Esta camada esta por vezes dividida em duas sub-camadas:


LLC – que realiza o controlo lógico da ligação como o controlo de erros e de fluxo;

MAC – que realiza o controlo de acesso ao meio.