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Instituto do Emprego e

Formação Profissional Centro de formação profissional de Setúbal – Pinhal Novo

EFA – IGRI-007

FT12 –

Topologias Ethernet e Token Ring

Placa de Rede

Formador – António Afonso

Formandos – Carlos Santos, Jorge Antão

Julho 2010





Índice

Introdução ........................................................................................................................................ 3

O Que É Uma Placa De Rede? ....................................................................................................... 4

Breve História Das Placas De Rede Ethernet .................................................................................. 5

Evolução .......................................................................................................................................... 6

Tipos De Ligação E Interfaces ......................................................................................................... 8

Cabos e Conectores ...................................................................................................................... 11

Topologias ..................................................................................................................................... 14

Conclusão ...................................................................................................................................... 15

Webgrafia....................................................................................................................................... 16



Introdução

Este trabalho tem como objectivo principal mostrar um pouco da história da placa de rede, a sua evolução,

as diversas formas de ligação e as suas respectivas topologias.

Apresentamos uma breve história sobre as placas de rede Ethernet, desde o seu começo até a sua

evolução e expansão.

Mostramos alguns exemplos de placas de redes, cabos e conectores. E também a evolução da tecnologia

da Ethernet.



O Que É Uma Placa De Rede?

A placa de rede é um componente de hardware que liga os computadores uns aos outros formando assim

uma rede. Este dispositivo permite a ligação física, eléctrica e electrónica ao cabo de rede, cuja função é

organizar, enviar e controlar toda a transmissão de dados para a rede.

Todas as placas de rede dispõem de um endereço único, chamado MAC, imposto pelo fabricante da placa,

que irá ser reconhecido como único no mundo entre todas as restantes placas de rede. Uma placa de rede

montada no computador deve ter em conta a velocidade, o tipo de ligação de acordo com a topologia da

rede (RJ 45 para cabo de par entrançado) ou BNC (para cabo coaxial), o tipo de interface com o

computador tais como a ISA, PCI, PCI Express ou mesmo PCMCIA, USB e PCI Express (ExpressCards), para

portáteis.

Uma placa de rede usa o protocolo Ethernet, que é uma tecnologia que faz a ligação das redes locais (LAN),

que consiste no envio de dados. Ela determina o tipo de cabo e de sinais eléctricos na camada física e o

formato dos dados e protocolos na camada de controlo de acesso ao meio do modelo OSI. Esta tecnologia

foi tornada padrão pelo IEEE como 802.3.

Os dispositivos Ethernet ligam-se a um meio físico comum, que fornece um caminho através do qual os

sinais eléctricos circulam. Neste meio é, normalmente, utilizado o fio de cobre (cabo coaxial), actualmente

são usados outros meios tais como o cabo de par entrançado (também ele de cobre) com conectores RJ45

e, fibra óptica (que apesar de estar estandardizada, cada fabricante usa um conector diferente). Em ambos

os casos, o meio físico partilhado designa-se por segmento Ethernet, e os equipamentos a ele ligados são

chamados de NÓS. Estes comunicam entre si através de mensagens, chamadas de FRAMES, que são

fragmentos de informação com tamanho variável. Cada FRAME é constituído por um endereço de destino

e um de um remetente que identifica o NÓ.

Desde os anos 90, esta tecnologia tem sido a mais utilizada em todo o mundo em detrimento de outros

padrões de rede tais como o TOKEN RING, FDDI ou ATM.



Breve História Das Placas De Rede Ethernet

Entre 1973 e 1975: a Ethernet é desenvolvida na Xerox PARC. É inspirada na ALOHAnet que Robert

Metcalfe estudou como parte da sua dissertação de doutoramento.

1975: a Xerox lança um pedido de patente listando Metcalfe, David Boggs, Chuck Thacker e Butler

Lampson como inventores da mesma.

1979: Metcalfe sai da Xerox para promover o uso de computadores pessoais e Redes de Área Local

(LANs), formando a 3Com. Ele convenceu a Digital Equipment Corporation (DEC), Intel e a Xerox a

trabalharem juntos para promover o uso da Ethernet como um standard que no inicio especificava

uma velocidade de apenas 10 megabits por segundo.

1980: é publicado o primeiro rascunho em 30 de Setembro pelo Institute of Electrical and

Electronics Engineers (IEEE).

1981: a 3Com fabrica a primeira placa de rede (Ethernet), a qual a DEC vendeu e usou

extensivamente para criar a sua própria rede interna, que chegou em 1986 a alcançar mais de

10.000 NÓs, fazendo desta a maior rede de computadores do mundo naquela altura.

1990: a empresa Kalpana, introduziu o primeiro Switch Ethernet, que oferece uma performance

maior a um custo mais baixo comparado ao uso de Routers. A kalpana foi mais tarde comprada pela

Cisco.

E assim, fica aqui a história não exactamente das placas de rede em si, mas sim e, também a história da

Ethernet - que está intimamente ligada com a história das placas de rede - e que é nada mais que a

tecnologia de redes mais utilizada hoje em dia.



Evolução

A Ethernet é uma tecnologia em evolução. As evoluções incluem uma maior largura de banda, mudanças

nos meios de transmissão de dados (de cabos coaxiais para cabos de pares entrançados), entre outrasevoluções. A Ethernet evoluiu para a complexa tecnologia de rede que hoje é subjacente à maioria das

LANs (Local Area Networks). O cabo coaxial foi substituído por conexões ponto-a-ponto, conectadas por

hubs ou switchs Ethernet para reduzir os custos de instalação e aumentar a fiabilidade. Existem muitas

variantes da Ethernet de uso comum.

A seguir mostramos uma tabela com a evolução desta tecnologia.

Abreviação Nome Cabo Conector Velocidade Comprimento

10Base2 Thin EthernetCabo coaxial (50 Ohms)

com um diâmetro fino.BNC 10 Mb/s 185 m

10Base5 Thick Ethernet

Cabo coaxial com um

diâmetro grande (0.4

polegadas)

BNC 10 Mb/s 500 m

10Base-T Standard EthernetCabo de par entrançado

(categoria 3)

RJ-45 10 Mb/s 100 m

100Base-TX Fast EthernetDuplo par entrançado

(categoria 5)RJ-45 100 Mb/s 100 m

100Base-FX Fast Ethernet Fibra óptica multimodo 100 Mb/s 2 km

1000Base-T Gigabit EthernetDuplo par entrançado

(categoria 5,6)RJ-45 1000 Mb/s 100 m

1000Base-LX Gigabit EthernetFibra óptica multimodo ou

monomodo1000 Mb/s 550 m

1000Base-SX Gigabit Ethernet Fibra óptica multimodo 1000 Mb/s 550 m

10GBase-SR10Gigabit

EthernetFibra óptica multimodo 10 Gb/s 500 m

10GBase-LX410Gigabit

EthernetFibra óptica multimodo 10 Gb/s 500 m

10GBase-T10Gigabit

Ethernet

Duplo par entrançado

(categoria 6, 7)RJ-45 10 Gb/s 100 m



As estações de trabalho comunicam-se, enviando pacotes de dados uns aos outros. Blocos de dados que

são individualmente enviados e recebidos. Tal como outras LANs que estão conforme os standards IEEE

802, cada placa de rede Ethernet têm um único registo de 48-bit (MAC address), que é único para cada

placa, e que é usado para especificar tanto o destinatário como o remetente de cada pacote de dados. Asplacas de rede, também conhecidas como NIC (Network Interface Card), normalmente não aceitam

pacotes de dados enviados para outras estações Ethernet. Apesar das mudanças significativas na

tecnologia Ethernet, que foram desde um cabo coaxial muito espesso com uma velocidade de apenas 10

Mbit/s a conexões ponto-a-ponto com velocidades de 1 Gbit/s e maiores, todas as gerações da tecnologia

Ethernet (excluindo versões experimentais) partilham os mesmos standards para transmissão de dados.

Devido à ubiquidade da tecnologia Ethernet, a contínua redução do preço dos equipamentos necessários

para o suporte da mesma, a redução do tamanho dos chips e a inclusão dos mesmos nos chipsets das

boards, a maioria dos fabricantes introduz a funcionalidade da placa de rede nas motherboards,

eliminando assim a necessidade da instalação de uma placa de rede em separado.



Placas E Interfaces

Para ligar placas de rede, existem vários tipos de ligações e interfaces (barramentos). Se uma rede for

composta por cabos de pares entrançados (UTP, S/UTP, STP, etc.), logo teremos de usar placas de rede

(NIC) com conectores RJ-45. Se for composta por cabo coaxial, temos de usar placas com conectores BNC.

Se for constituída por fibra óptica, necessitamos de placas de rede com conectores de fibra óptica (ainda

não completamente estandardizados). Nas placas mais antigas era vulgar encontrarmos os dois tipos de

ligação numa só placa, podendo optar pela ligação que necessitávamos para a topologia presente, RJ-45

para a rede em estrela (ou em árvore) e BNC para a rede em barramento. Apesar de existirem duas

ligações de rede disponíveis, não era possível pôr as duas a funcionar ao mesmo tempo.

No campo dos interfaces com a motherboard para ligar placas de rede, podemos especificar vários. Desdeos mais antigos como o ISA ou PCMCIA, a alguns que ainda se usam hoje em dia como o PCI ou USB, até

aos mais recentes como o PCI-Express ou os Express-Cards (que são nada mais que um tipo de PCI-Express,

mas num formato mais miniaturizado). Temos ainda os mini PCI que são usados especificamente em

portáteis.

As interfaces são representadas na motherboard pelos slots de expansão. As placas de rede mais antigas

utilizavam o interface ISA, enquanto as placas de rede mais recentes utilizam o PCI ou PCI-Express.

Com o crescimento do número de portáteis, também cresceu a procura por placas de rede PCMCIA (isto

sucedeu-se devido ao facto da miniaturização ainda não estar no seu auge, e portanto os portáteis ainda

não tinham integrado a placa de rede (entre outros dispositivos), algo que hoje é comum), que não é mais

do que um barramento para ligação de placas externas. O PCMCIA foi importante porque permitiu que

vários tipos de dispositivos fossem fabricados usando este formato. Hoje em dia é um formato que caiu em

desuso devido à hegemonia do USB e também da constante evolução da miniaturização e integração.

As placas de rede com interface USB actuam da mesma maneira de uma placa de rede normal, a única

diferença está no modo de ligação, sendo esta ligada a uma porta USB de qualquer computador em vez da

ligação interna das motherboards.

Com a evolução, já temos placas de rede com tecnologia sem fios (wireless) e placas de rede com

tecnologia de fibra óptica.



Placa de rede antiga que continha ainda as duas

ligações, a BNC e a RJ-45. Esta placa pode ser

considerada como uma placa de transição. Usa o

barramento ISA.

Placa de rede só com conector RJ-45. Usa o

barramento PCI de 32 bits. Devido á maravilha da

miniaturização, estas placas começaram a ser

integradas nas motherboards desde já alguns

anos.

Placa de rede que utiliza a Fibra Óptica como

meio físico para fazer a transmissão de dados a

uma velocidade muito alta. Utiliza doisconectores do tipo SC (actualmente, o standard

para conectores de fibra óptica ainda não se

encontra finalizado, sendo que cada fabricante

utiliza o seu). Esta placa, devido á largura de

banda necessária (10 Gbps), utiliza o barramento

PCI-Express (x1).



Com a evolução e a necessidade por parte dos

utilizadores de estarem mais livres de cabos,

começou-se a utilizar as tecnologias de redes sem fios.

Estas tecnologias permitem uma liberdade antes

impossível. Neste caso temos uma placa de expansão

PCI de 32 bits, wireless do tipo N (802.11n), com três

antenas e, que suporta teoricamente uma velocidade

máxima, segundo o fabricante, de 300 Mbps.

Como é sabido, utiliza todos os protocolos associados

à tecnologia Ethernet, apesar de ser wireless. Por

outro lado, utiliza também mais uma camada de

protecção em que todos os dados são encriptados

antes de serem enviados.



Cabos e Conectores

Para a transmissão de dados usando placas de rede, – exceptuando as placas de rede wireless – temos de

ter um meio físico, pelo qual a informação possa ser transferida para outro computador. Esse meio físico

são os cabos de pares entrançados ou então os ainda muito utilizados, cabos coaxiais (estes são utilizados

não nas nossas casas, mas sim pelos operadores de televisão por cabo). Actualmente, todos os meios de

transmissão de dados, estão a ser substituídos pela fibra óptica. Este é um meio físico para transmissão de

dados que permite uma velocidade muito grande, que teoricamente, anda na ordem dos 10 Gbps, apesar

da mais comum que se encontra, e que é a que está a ser utilizada pelas operadoras de televisão por cabo,

ser de apenas 1 Gbps.

Os cabos (exceptuando a fibra óptica) são feitos de uma liga metálica à base de cobre (o cobre é um dos

melhores condutores eléctricos). Os fios condutores são separados por um material isolante construído em

matéria termoplástica, em PVC ou noutro material sintético com propriedades de isolamento eléctrico

semelhantes.

Cabos Coaxiais: Nestes, os sinais eléctricos são conduzidos através de um condutor metálico (cobre ou

alumínio) instalado de forma concêntrica relativamente a uma blindagem exterior envolvente,

normalmente constituída por uma malha metálica. O espaço entre o condutor e a blindagem é preenchidopor um material isolante. A blindagem exterior é também revestida por uma bainha de material isolante e

protector. São típicas utilizações de cabos coaxiais na construção de redes de distribuição de TV (por cabo),

em distâncias inferiores a 1 quilómetro, transportando centenas de canais de TV e canais de dados. São

também usados nas redes de distribuição dos operadores telefónicos em distâncias de alguns quilómetros

e com débitos agregados de vários Mbps.

Cabos de pares entrançados: Os cabos de pares entrançados garantem aos sinais uma protecção contra

interferências muito superior aos cabos simples. Neste tipo, os pares condutores de cobre com isolamento

individual são enrolados em torno de si próprios, formando uma trança. Um cabo de pares entrançados

possuí vários pares protegidos por isolamento exterior envolvente.

Os cabos de pares entrançados são designados de acordo com o tipo de blindagem que possuem: UTP

(Unshielded Twisted Pair), STP (Shielded Twisted Pair) e S/UTP (Screened), sSTP. Estas designações

abrangem os cabos com uma protecção exterior (Screen), envolvente de todos os pares, mas sem

blindagem individual.



Os cabos S/UTP também podem aparecer designados como FTP (Foiled Twisted Pair), já que na maioria das

situações a protecção é feita com uma fita metálica enrolada em torno dos condutores.

Devido às características de relativa imunidade a interferências que permitem a utilização com débitos

superiores e maiores distancias, os cabos de pares entrançados são usados em múltiplas e variadas

situações na transmissão de informação.

São típicas utilizações nas redes de voz nos edifícios e nos acessos de assinantes das redes de operadores

de telefone, em distâncias de poucos quilómetros e com débitos da ordem das centenas de Kbps ou, com

tecnologias mais recentes, da ordem de Gbps. Também utilizados em edifícios em sistemas de cablagem

para transmissão de dados, sendo neste caso recomendada a distância até 100 metros.

Na figura do lado, temos os conectores BNC.

Utilizados conjuntamente com os cabos coaxiais. São

ainda, e como vimos, utilizados pelas redes de

distribuição de sinais de televisão por cabo.

Aqui, apresentamos os conectores RJ-45. São

utilizados em conjunto com os cabos de pares

entrançados duplos (8 fios) e os simples.



Nesta figura, temos uma placa de rede de fibra óptica

e os vários conectores possíveis de utilizar.



Topologias

Uma topologia é um mapa da rede de computadores. Há várias formas de topologias nas quais se pode

arquitectar a interligação de cada um dos computadores da rede, estas podem ser descritas fisicamente e

logicamente. A topologia física é o layout da rede e a lógica é a descrição do fluxo de dados feita através da

rede. As topologias físicas comuns e em forte utilização é a topologia estrela, estando obsoletas as

topologias anel e barramento.

Na topologia de barramento (Bus) todos os computadores estão ligados a um cabo coaxial que é

terminado em ambas as extremidades com um conector BNC. Nesta topologia os dados são enviados para

o barramento onde todos os computadores vêem esses dados, mas, só o computador destinatário os vai

receber. Esta topologia foi pioneira nas topologias Ethernet, mas, presentemente encontra-se em desuso.

A topologia anel é uma topologia em que os computadores estão ligados em série arquitectando uma

forma de círculo fechado. A transmissão de dados é feita num só sentido, em que os dados percorrem

computador em computador até chegar ao seu destino.

Na topologia estrela, a mais comum hoje em dia nas LANs, utiliza cabos de par entrançado e os

computadores ligam-se todos a um switch que tem como função receber todos os dados envia-los ao

computador de destino. Este tipo de ligação tem vantagens, pois, permite com facilidade alterar o sistema

porque todos os cabos ligam-se a um só ponto, tem a capacidade de detectar e isolar avarias.



Conclusão

Com a realização deste trabalho confirmámos a importância que uma placa de rede tem no computador.

Sem esta, era impossível a comunicação entre computadores, logo, hoje o mundo das comunicações não

seria o mesmo. Salientamos a evolução do protocolo Ethernet, pois com este, tudo ficou mais simplificado.



Webgrafia

http://en.wikipedia.org/wiki/BNC_connector

http://www.ertyu.org/steven_nikkel/ethernetcables.html

http://www.comptechdoc.org/independent/networking/guide/nethwethernet.html

http://perequeweb.wordpress.com/2008/04/14/historia-das-redes/

http://www.guiadohardware.net/tutoriais/historia-redes/

http://en.kioskea.net/contents/technologies/ethernet.php3

http://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet

http://informatica.hsw.uol.com.br/ethernet.htm

Documents

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