Quando é necessário estender a rede além dos limites impostos pelo meio físico, podemos utilizar um dispositivo chamado de repetidor. Ele é ligado na extremidade do meio físico que necessita ser expandido e cria um novo segmento de rede. O sinal atenuado chega ao repetidor e este regenera o sinal e envia para o novo segmento.
Bridge (Ponte) Quando estendemos a rede, criando novos segmentos através de repetidores, aumentamos o tráfego da rede, porque se uma estação do primeiro segmento enviar uma mensagem para outra estação do mesmo segmento, esta mensagem é repetida por todos os segmentos, isso diminui o desempenho da rede pelo excesso de tráfego inútil.
Para solucionar este problema utilizamos um equipamento denominado Bridge, que executa as funções do Repetidor, mas como trabalha na camada 2 do modelo OSI, tem acesso ao endereço MAC e sabe em qual segmento está a estação de destino. No caso de uma estação do primeiro segmento enviar uma mensagem para outra estação do mesmo segmento, a mensagem fica isolada no segmento e não aumenta o tráfego dos outros segmentos.
A Bridge inicialmente fica apenas examinando os pacotes e verificando o endereço MAC de origem e fica sabendo que o endereço está neste segmento de rede.
Quando surge um pacote com esse endereço como destino ele já sabe que não é necessário passá-lo para o próximo segmento. Enquanto ele não sabe em que segmento está o endereço de destino, o pacote passa por todos os segmentos. Além disso, a Bridge ainda mantém a rede como uma única rede lógica formada por vários segmentos. Os pacotes de controle que são difundidos para as estações do segmento passam para todos segmentos mesmo que não seja necessário.
Roteador Para evitar a difusão dos pacotes de controle, utilizamos os roteadores, que interligam duas redes lógicas, que podem ser de diferentes tipos e tecnologias. Trabalham na camada 3 - Rede do modelo OSI, tendo acesso ao endereço de rede. Possui uma tabela interna que o capacita examinar o endereço de rede e determinar o melhor modo de enviar o pacote.
O roteador é o equipamento que possibilitou a criação da Internet, pois na instalação não é necessário configurá-lo manualmente informando qual a topologia de rede e os endereços de rede dos outros roteadores. A partir de uma configuração mínima é capaz de se auto configurar através de uma linguagem própria, criando uma tabela de roteamento que é alterada dinamicamente. Se uma rota é alterada ou um novo roteador é instalado, os roteadores conversam entre si e atualizam automaticamente as suas tabelas de roteamento.
Switch É um equipamento similar ao hub, mas possui a característica de dedicar a largura de banda para cada porta, ou seja, numa rede com largura de banda de 10 Mbps, o hub compartilha estes 10 Mbps para todas as estações. Já o switch dedica os 10 Mbps para cada estação, transformando a rede em vários segmentos de 10 Mbps, como cada segmento é dedicado um não gera colisão com outro.
Também permite a instalação de módulos, normalmente dois, com meio físico e velocidade diferentes. Em um switch com 12 portas de 10 Mbps para UTP podemos instalar dois módulos de 100 Mbps um para UTP e outro para fibra ótica.
Quanto ao gabinete temos basicamente dois tipos:
Stackable: consiste de um equipamento com um determinado número de portas e em caso de necessidade de portas adicionais podemos adquirir outro switch e empilhá-lo aos anteriores. De chassis: consiste de um chassis com um barramento de alta velocidade denominado backplane e de módulos com as portas, sendo possível a utilização de módulos para os diversos meios físicos, coaxial, UTP, fibra ótica. Fornece maior segurança e confiabilidade. Utiliza o mesmo chassis do Hub e podemos ter em um mesmo chassis placas Hub e Switches.
Switch Quanto ao modelo OSI os switches podem ser divididos em três tipos:
Switch de nível 2 que trabalha na camada 2 Enlace. Funciona como se fosse uma Ponte com várias portas. Verifica apenas o endereço MAC.
Switch de nível 3 que trabalha na camada 3 Rede. Verifica o endereço de rede, evita a propagação de tráfego de controle desnecessário, mas não tem todas as funções de roteamento de um roteador.
Switch de nível 4 a 7 que trabalha nas camadas superiores à camada 3 Rede. Tem a capacidade de diferenciar os tipos de tráfego para privilegiar as aplicações críticas.
Gateway São servidores dedicados que realizam a comunicação entre dois sistemas de computação distintos, com diferentes protocolos de comunicação, diferentes arquiteturas de rede, diferentes estruturas para pacotes de dados etc.
Um exemplo de gateway é um servidor de SNA Server da Microsoft, cuja missão principal é a de conectar o ambiente de redes de microcomputadores com o ambiente de redes de Mainframes IBM.
Resumo Os equipamentos utilizados numa rede local são: As estações que são utilizadas pelos usuários que acessam os recursos da rede. Os servidores que disponibilizam os recursos para a rede. O sistema operacional que deixa a rede transparente para o usuário, para que não se preocupe se o recurso está localmente no computador ou remotamente na rede. O hub que concentra os cabos das estações, compartilhando a largura de banda e criando um barramento lógico em uma estrela física. O repetidor que refaz o sinal para estender o alcance dos cabos. As bridges que além de estender o alcance dos cabos, isola o tráfego interno do segmento, trabalhando ao nível da camada 2 - enlace. O roteador que trabalha ao nível da camada 3 rede e acessa o endereço de rede para executar o roteamento dos pacotes. O switch que concentra os cabos das estações, mas dedica a largura de banda para cada porta. Temos switch que trabalha ao nível da camada 2 enlace, camada 3 rede e camadas superiores de 4 a 7. O gateway que possibilita a comunicação entre computadores com sistemas distintos.
AULA 5 Introdução De acordo com o tamanho, as redes são conhecidas como LAN (pequena área geográfica), MAN (ampla área geográfica) ou WAN (grande área geográfica). Existem órgãos e regras que definem padrões para os tipos de redes.
Conteúdo da Aula • Definição de LAN
• Padrão IEEE 802
• Camada 2 - Enlace x IEEE
• Tipos de LAN definidas no IEEE 802
Objetivo Conhecer a definição de LAN e o relacionamento com o modelo OSI e os padrões de especificação do IEEE 802.
Conhecer os tipos de rede especificados pelo IEEE 802.
Definição A LAN (Local Área Network) é uma rede com alta velocidade de transmissão e baixa taxa de erros que cobre uma pequena área geográfica. Normalmente conectam estações de trabalho, servidores e impressoras dentro de um prédio ou um bloco de prédios.
O padrão IEEE 802 O ISO criou o modelo OSI para regulamentar a comunicação entre os computadores, mas era apenas um modelo de referência para definir a arquitetura e as interfaces.
Foi necessária a definição das especificações técnicas para que os fabricantes pudessem implementar em seus produtos, garantindo a compatibilidade e
Programa CIEE de Educação a Distância interoperabilidade. Essas especificações ficaram a cargo do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
Para executar essa tarefa, o IEEE criou o Projeto IEEE 802, que define os padrões para os dispositivos físicos da rede (cabos, placas de rede, e interfaces).
Foram criados 12 comitês para definir os padrões e regulamentar as evoluções necessárias para incorporar as novas tecnologias. • IEEE 802.1 - Interconexão de redes
• IEEE 802.2 - Controle de vínculo lógico
• IEEE 802.3 - LAN CSMA/CD (Ethernet)
• IEEE 802.4 - LAN barramento token
• IEEE 802.5 - LAN token ring
• IEEE 802.6 - Redes Metropolitanas
• IEEE 802.7 - Grupo consultivo técnico de Banda Larga
• IEEE 802.8 - Grupo consultivo técnico de fibra ótica
• IEEE 802.9 - Redes integradas de voz e dados
• IEEE 802.10 - Segurança da rede
• IEEE 802.1 - Redes sem fio
• IEEE 802.12 - Rede de acesso de prioridade de demanda
Camada 2 - Enlace x IEEE 802 O IEEE dividiu a camada 2 - Enlace em duas subcamadas: • MAC (Media Access Control).
• LLC (Logical Link Layer): gerencia a comunicação de enlace de dados e define o uso dos pontos de interface lógica, chamados de pontos de acesso ao serviço (SAP). Outros computadores podem consultar e utilizar os SAPs para transferir informações a partir da subcamada LLC para as camadas superiores do modelo OSI. Exemplo: dois protocolos de rede podem rodar ao mesmo tempo no mesmo
Programa CIEE de Educação a Distância computador, pois o LLC vai prover a cada um deles o seu próprio SAP. Esses padrões são definidos pelo IEEE 802.2. • MAC (Media Access Control): gerencia a comunicação entre o meio físico e a placa de rede, é responsável por transferir dados livres de erro entre dois computadores da Rede. Os IEEEs 802.3, 802.4, 802.5, 802.1 e 802.12 definem padrões para esta subcamada e para a camada 1 - Física
IEEE 802.3 O padrão IEEE 802.3 foi definido com base na Rede Ethernet desenvolvido no Xerox Palo Alto Research Center e atualmente os dois termos são utilizados para nomear a mesma rede.
Define uma rede em barramento e utiliza o método probabilístico de acesso denominado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection).
É o padrão mais utilizado, por isso é o que tem a melhor evolução, acompanhando as novas tecnologias tanto em meio físico como em velocidade.
IEEE 802.3 - Operação As estações estão ligadas a um meio físico na topologia de barramento e todas podem utilizar este meio físico para transmitir, mas como esse acesso é compartilhado entre todas as estações, é necessária a definição de normas para este acesso. A esse conjunto de normas, denominamos de Método de Acesso.
No IEEE 802.3 utilizamos o método de acesso CSMA/CD onde todas as estações ficam verificando se há mensagens no meio físico e lêem o endereço de destino de todas as mensagens, mas só lêem as mensagens endereçadas para ela. Quando a estação quer transmitir uma mensagem, ela espera até que não haja nenhuma mensagem trafegando e envia a sua mensagem, mas pode ocorrer que duas estações transmitam ao mesmo tempo ocasionando uma colisão.
As estações para transmitir seguem os procedimentos:
• Verifica se há mensagem no meio físico e se houver espera até que fique livre. • Com o meio físico livre, transmite a mensagem. Enquanto transmite, continua lendo e compara o que transmitiu com o que leu, se forem iguais continua transmitindo, caso contrário: - assume que houve uma colisão e pára a transmissão.
- envia um sinal de colisão para avisar as estações que há colisão.
- aguarda um tempo aleatório para retornar ao início.
A norma não evita a colisão, apenas define os procedimentos para a recuperação, por isso é um método probabilístico e considera que a ocorrência de colisão é pequena. É necessário acompanhar a evolução do tráfego e o índice de colisões para manter a rede operacional, principalmente quando forem instalados as novas estações ou novos serviços.
IEEE 802.5 O padrão IEEE 802.5 definiu uma rede em anel com base na Rede Token Ring da IBM e utiliza o método determinístico de acesso denominado Token passing.
IEEE 802.5 - Operação As estações estão ligadas a um meio físico na topologia de anel e todas podem utilizar este meio físico para transmitir, mas como esse acesso é compartilhado entre todas as estações é necessária a definição de normas para este acesso. A esse conjunto de normas, denominamos de Método de Acesso.
No IEEE 802.5 utilizamos o método de acesso Token Passing.
No Token Passing, uma mensagem especial denominada token livre, fica circulando de estação para estação. Quando uma estação quer transmitir uma mensagem tem que
Programa CIEE de Educação a Distância aguardar a recepção do token livre. Ao recebê-lo, deve mudá-lo para token ocupado, anexar a mensagem e transmitir. A mensagem com o token ocupado circula pelo anel e a estação de destino somente lê a mensagem, que continua circulando até a estação de origem que muda o token de ocupado para livre e o envia para continuar circulando.
Este tipo de rede foi pouco utilizado e evoluiu apenas na velocidade de 4 Mbps para 16Mbps.
IEEE 802.4 O padrão IEEE 802.4 definiu uma rede em barramento com o método de acesso token passing, mais voltado para o ambiente de fábricas devido as necessidade da GM.
A idéia básica foi transformar o barramento físico em um anel lógico. Cada estação da rede conhece o seu sucessor no anel lógico, portanto ao receber o token livre e não tiverem dados a transmitir, encaminha para a próxima estação.
Somente a estação que está com o token pode transmitir, o restante só pode receber, mas tem um limite de tempo e ao término deste, tem que parar a transmissão e passar o token para a próxima.
Praticamente não foi utilizado e nem teve evolução.
IEEE 802.4 O padrão IEEE 802.12 definiu uma rede em barramento para a velocidade de 100Mbps com base na rede 100VG-Anylan da HP.
Ao invés de usar o CSMA/CD utiliza o DPAM (Demand Priority Access Method).
O DPAM consiste de dois níveis de requisição por parte dos usuários da rede. Cada mensagem deve conter uma prioridade atribuída pela camada de aplicação. A
Programa CIEE de Educação a Distância prioridade normal é para a transmissão de dados e a prioridade alta é para a transmissão de dados sensíveis ao tempo tal como voz e vídeo.
O DPAM perdeu o mercado para a solução 100BaseTx definido pelo IEEE 802.3 em sua evolução para agregar maior velocidade à rede.
IEEE 802.1 O padrão IEEE 802.1 define uma rede sem fio, utilizando a tecnologia de espalhamento espectral na freqüência de 2,4 GHz.
Utiliza o método de acesso denominado CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) é similar ao CSMA/CD, mas ao invés de detectar a colisão, tenta evitar que haja colisões. Após cada transmissão com ou sem colisão a rede entra em um estado onde as estações só podem começar a transmitir em intervalos de tempo a elas pré-estabelecidos.
Se todos os intervalos não são utilizados a rede entra no estado comum do CSMA onde qualquer estação pode iniciar a transmissão.
O padrão atual é o IEEE802. 11b com velocidade de 11Mbps e naturalmente todos os fabricantes que adotam este padrão têm seus produtos interoperáveis.
Podemos utilizar um Ponto de Acesso Enterasys e outro Cisco e PC-Card Wireless da 3Com e outro da Avaya em uma mesma rede sem fio que eles se comunicarão entre si. O Padrão IEEE802. 11a já foi especificado com a velocidade de 55Mbps com produtos funcionando em laboratório.