Apostila de Redes de Com Put Adores v20090625

8/9/2019 Apostila de Redes de Com Put Adores v20090625

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Apostila de Redes deComputadores

Elaborada pelo Prof. Carlos E. Weber

e utilizada nas aulas da


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ndice1.Introduo......................................................................................................................... 1

1.1. Viso geral do mercado de trabalho..........................................................................11.2. Histrico e evoluo do Teleprocessamento e das Redes de Computadores............1

2.Conceitos Bsicos de Redes de Computadores................................................................ 32.1.Definies.................................................................................................................. 3

2.1.1.Gerais.................................................................................................................. 32.1.2.Classificao segundo a extenso geogrfica..................................................... 3

2.1.2.1. Rede Local (LAN)...................................................................................... 32.1.2.2. Rede de Longa Distncia (WAN)...............................................................32.1.2.3. Rede Metropolitana (MAN)........................................................................32.1.2.4. Rede de Campus (CAN)............................................................................. 32.1.2.5. Rede de Armazenamento (SAN)................................................................ 3

2.1.3.Conceitos importantes.........................................................................................42.1.3.1. Internet........................................................................................................ 42.1.3.2. Intranet........................................................................................................ 42.1.3.3. Extranet.......................................................................................................42.1.3.4. VPN (Rede Privada Virtual)....................................................................... 4

2.2. Modelos de Referncia............................................................................................. 52.2.1.Modelo OSI.........................................................................................................5

2.2.1.1. Descrio funcional da camadas.................................................................52.2.1.1.1. Camada 1 Fsica................................................................................52.2.1.1.2. Camada 2 Enlace...............................................................................62.2.1.1.3. Camada 3 Rede................................................................................. 62.2.1.1.4. Camada 4 Transporte........................................................................ 62.2.1.1.5. Camada 5 Sesso...............................................................................62.2.1.1.6. Camada 6 Apresentao....................................................................62.2.1.1.7. Camada 7 - Aplicao..........................................................................7

2.2.2.Arquitetura TCP/IP.............................................................................................72.2.2.1. Camada de Acesso Rede.......................................................................... 72.2.2.2. Camada Internet..........................................................................................72.2.2.3. Camada de Transporte................................................................................ 72.2.2.4. Camada de Aplicao................................................................................. 8

2.3. Composio de uma Rede de Computadores............................................................82.3.1.Computadores..................................................................................................... 8

2.3.1.1. Hardware.....................................................................................................82.3.1.2. Software......................................................................................................82.3.1.3. Firmware.....................................................................................................82.3.2.Infra-estrutura..................................................................................................... 82.3.2.1. Meio Fsico................................................................................................. 82.3.2.2. Alimentao................................................................................................ 82.3.2.3. Estrutura Fsica de Instalaes....................................................................9

2.3.3.Dispositivos de Rede...........................................................................................92.3.3.1. Repetidor (Repeater)...................................................................................92.3.3.2. Concentrador (Hub).................................................................................... 92.3.3.3. Ponte (Bridge).............................................................................................9


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2.3.3.4. Comutador (Switch)..................................................................................102.3.3.5. Roteador (Router)..................................................................................... 102.3.3.6. Modem......................................................................................................10

2.4.Topologias................................................................................................................112.4.1.Anel (ring).........................................................................................................112.4.2.Barramento (bus).............................................................................................. 11

2.4.3.Estrela (star)......................................................................................................112.4.4.Malha (mesh).................................................................................................... 112.4.5.Ponto-a-ponto (point-to-point)..........................................................................122.4.6.rvore (tree)......................................................................................................12

2.5. Banda...................................................................................................................... 122.5.1.Largura de Banda..............................................................................................12

2.6.Gerenciamento......................................................................................................... 122.6.1.Necessidades.....................................................................................................122.6.2.Modelos Funcionais..........................................................................................132.6.3.SNMP................................................................................................................13

2.7.Sinais Analgicos X Digitais...................................................................................132.8. Matemtica das Redes.............................................................................................14

2.8.1.Representao da informao, bits e bytes....................................................... 142.8.2.Sistemas de Numerao.................................................................................... 14

2.8.2.1. Sistema Decimal....................................................................................... 152.8.2.2. Sistema Binrio.........................................................................................152.8.2.3. Sistema Hexadecimal................................................................................152.8.2.4. Converses................................................................................................15

2.8.2.4.1. Binrio para Decimal......................................................................... 152.8.2.4.2. Decimal para Binrio......................................................................... 152.8.2.4.3. Hexadecimal para Decimal................................................................162.8.2.4.4. Decimal para Hexadecimal................................................................162.8.2.4.5. Binrio para Hexadecimal..................................................................162.8.2.4.6. Hexadecimal para Binrio..................................................................17

2.8.3.A lgica booleana (binria)...............................................................................172.8.3.1. NO (NOT)..............................................................................................172.8.3.2. OU (OR)....................................................................................................172.8.3.3. NOU (NOR)..............................................................................................182.8.3.4. E (AND)....................................................................................................182.8.3.5. NE (NAND)..............................................................................................182.8.3.6. OU Exclusiva (XOR)................................................................................182.8.3.7. Coincidncia (XAND).............................................................................. 18

2.8.4.Apresentao do Endereamento IP (IPv4)...................................................... 193.Meios fsicos para redes..................................................................................................20

3.1.Meios em cobre........................................................................................................203.1.1.Noes de eletricidade...................................................................................... 203.1.2.Especificaes de cabos....................................................................................203.1.3.Cabo coaxial......................................................................................................213.1.4.Cabos de par-tranado (STP e UTP).................................................................21

3.2. Meios pticos..........................................................................................................223.2.1.Noes de ptica...............................................................................................223.2.2.Fibras Multimodo e Monomodo, e outros componentes pticos......................233.2.3.Caractersticas de desempenho em Fibras pticas........................................... 23


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3.2.3.1. Atenuao................................................................................................. 243.2.3.1.1. Absoro............................................................................................ 243.2.3.1.2. Espalhamento.....................................................................................243.2.3.1.3. Curvatura............................................................................................24

3.2.3.2. Disperso...................................................................................................243.2.3.2.1. Disperso modal.................................................................................24

3.2.3.2.2. Disperso material............................................................................. 243.2.3.2.3. Disperso do guia de onda................................................................. 243.2.4.Instalao, Cuidados e Testes de Fibras pticas.............................................. 25

3.3. Acesso sem-fio (wireless).......................................................................................253.3.1.Padres e Organizaes de Redes Locais sem fio............................................ 263.3.2.Topologias e Dispositivos sem-fio....................................................................263.3.3.Como as Redes Locais sem-fio se comunicam.................................................273.3.4.Autenticao..................................................................................................... 273.3.5.Os espectros de radiofreqncia e de microondas............................................ 273.3.6.Sinais e rudos em uma WLAN........................................................................ 283.3.7.Segurana para redes sem-fio........................................................................... 28

4.Cabeamento para redes locais e WANs..........................................................................314.1. Camada fsica de rede local.................................................................................... 31

4.1.1.Ethernet.............................................................................................................314.1.2.Meios Ethernet, requisitos de conectores e meios de conexo......................... 324.1.3.Implementao de cabos UTP.......................................................................... 32

4.1.3.1. Cabo Direto (Straight-Through)............................................................... 324.1.3.2. Cabo Cruzado (Crossover)........................................................................334.1.3.3. Cabo Rollover........................................................................................... 34

4.1.4.Repetidores e Hubs........................................................................................... 354.1.5.Acesso Sem-fio ................................................................................................ 354.1.6.Pontes (Bridges) e Comutadores (Switches) ....................................................354.1.7.Conectividade do Host .....................................................................................364.1.8.Comunicao Ponto-a-Ponto e Cliente/Servidor.............................................. 36

4.2. Cabeamento de WANs............................................................................................364.2.1.Camada fsica de WAN.................................................................................... 364.2.2.Conexes seriais de WAN................................................................................ 364.2.3.Roteadores e Conexes Seriais, ISDN BRI, DSL e CableTV.......................... 37

5. Conceitos Bsicos de Ethernet.......................................................................................395.1. Introduo Ethernet..............................................................................................39

5.1.1. Regras de nomenclatura da Ethernet IEEE......................................................395.1.2. Ethernet e o modelo OSI..................................................................................405.1.3.Quadros da camada 2........................................................................................405.1.4.Estrutura do quadro Ethernet............................................................................ 415.1.5.Campos de um quadro Ethernet........................................................................41

5.2. Operao da Ethernet..............................................................................................415.2.1.Media Access Control (MAC)..........................................................................415.2.2.Regras MAC e deteco de colises.................................................................425.2.3.Temporizao Ethernet e backoff..................................................................... 435.2.4.Espaamento entre quadros (Interframe spacing) e delimitao de quadros....445.2.5.Tratamento de erros.......................................................................................... 445.2.6.Tipos de coliso................................................................................................ 445.2.7.Erros da Ethernet...............................................................................................44


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5.2.8.Autonegociao da Ethernet............................................................................. 455.2.9.Estabelecimento de um link, full-duplex e half-duplex....................................45

6.Tecnologias Ethernet...................................................................................................... 466.1. Ethernet 10 Mbps e 100 Mbps................................................................................46

6.1.1. Ethernet 10 Mbps.............................................................................................466.1.1.1. 10BASE5.................................................................................................. 46

6.1.1.2. 10BASE2.................................................................................................. 466.1.1.3. 10BASE-T.................................................................................................466.1.1.4. Cabeamento e arquitetura do 10BASE-T................................................. 47

6.1.2.Ethernet 100 Mbps............................................................................................486.1.2.1. 100BASE-TX............................................................................................486.1.2.2. 100BASE-FX............................................................................................486.1.2.3. Arquitetura Fast Ethernet..........................................................................49

6.2. Gigabit Ethernet e 10 Gigabit Ethernet...................................................................496.2.1.Ethernet 1000 Mbps..........................................................................................49

6.2.1.1. 1000BASE-T.............................................................................................496.2.1.2. 1000BASE-TX, SX e LX......................................................................... 496.2.1.3. Arquitetura Gigabit Ethernet.....................................................................49

6.2.2.Ethernet 10 Gigabit...........................................................................................506.2.2.1. Arquiteturas 10 Gigabit Ethernet..............................................................506.2.2.2. Futuro da Ethernet.....................................................................................50

7.Comutao e domnios Ethernet..................................................................................... 517.1. Comutao Ethernet................................................................................................51

7.1.1.Bridging da Camada 2...................................................................................... 517.1.2.Comutao da Camada 2.................................................................................. 517.1.3.Operao de um Switch.................................................................................... 517.1.4.Latncia.............................................................................................................527.1.5.Modos de um switch......................................................................................... 52

7.2. Domnios de Coliso e Domnios de Broadcast..................................................... 527.2.1.Ambiente de meios compartilhados..................................................................527.2.2.Domnios de coliso..........................................................................................527.2.3.Segmentao..................................................................................................... 537.2.4.Broadcasts da Camada 2................................................................................... 537.2.5.Domnios de broadcast......................................................................................547.2.6.Fluxo de dados..................................................................................................557.2.7.Segmento de rede..............................................................................................55

8.Conjunto de Protocolos TCP/IP e endereamento IP..................................................... 568.1. Introduo ao TCP/IP............................................................................................. 56

8.1.1.Histria e futuro do TCP/IP..............................................................................568.1.2.Camada de Aplicao....................................................................................... 568.1.3.Camada de Transporte...................................................................................... 568.1.4.Camada Internet................................................................................................578.1.5.Camada de Acesso Rede................................................................................ 578.1.6.Comparao do modelo OSI com o modelo TCP/IP........................................578.1.7.Arquitetura da Internet......................................................................................58

8.2. Endereos de Internet..............................................................................................598.2.1.Endereamento IP............................................................................................. 598.2.2.Endereamento IPv4......................................................................................... 598.2.3.Endereos IP classes A, B, C, D e E.................................................................59


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8.2.4.Endereos IP reservados................................................................................... 618.2.5.Endereos IP pblicos e privados..................................................................... 618.2.6.Conceitos de Classfull e Classless.................................................................... 618.2.7.Introduo s sub-redes.....................................................................................618.2.8.Noes de IPv6................................................................................................. 628.2.9.Comparao entre IPv4 e IPv6......................................................................... 62

8.3. Obteno de um endereo IP.................................................................................. 628.3.1.Obtendo um endereo da Internet.....................................................................628.3.2.Atribuio esttica do endereo IP................................................................... 638.3.3.Atribuio de endereo IP utilizando RARP.................................................... 638.3.4.Atribuio de endereo IP BOOTP...................................................................648.3.5.Gerenciamento de Endereos IP com uso de DHCP........................................ 648.3.6.Problemas de resoluo de endereos...............................................................648.3.7.Protocolo de Resoluo de Endereos (ARP)...................................................64

9.Conceitos Bsicos de Roteamento e de Sub-redes......................................................... 659.1. Protocolo roteado....................................................................................................65

9.1.1.Protocolos roteados e de roteamento................................................................ 659.1.2.IP como protocolo roteado................................................................................659.1.3.Propagao de pacotes e comutao em um roteador.......................................669.1.4.Internet Protocol (IP)........................................................................................ 669.1.5.Estrutura de um pacote IP.................................................................................67

9.2. As mecnicas da diviso em sub-redes...................................................................689.2.1.Classes de endereos IP de rede........................................................................689.2.2.Introduo e razo para a diviso em sub-redes............................................... 689.2.3.Estabelecimento do endereo da mscara de sub-rede..................................... 689.2.4.Aplicao da mscara de sub-rede....................................................................689.2.5.Diviso de redes das classes A, B e C em sub-redes........................................ 699.2.6.Clculos de sub-redes....................................................................................... 69

10.Camada de Transporte TCP/IP..................................................................................... 7410.1. Introduo camada de transporte....................................................................... 74

10.1.1. Controle de fluxo........................................................................................... 7410.1.2. Viso geral de estabelecimento, manuteno e trmino de sesses...............7410.1.3. Handshake triplo............................................................................................ 7510.1.4. Janelamento....................................................................................................7710.1.5. Confirmao...................................................................................................7810.1.6. Protocolo de Controle de Transmisso (TCP)............................................... 7810.1.7. Protocolo de Datagrama de Usurio (UDP)...................................................8010.1.8. Nmeros de portas TCP e UDP..................................................................... 80

11. A Camada de Aplicao TCP/IP..................................................................................8111.1. Introduo camada de aplicao TCP/IP........................................................... 8111.2. DNS.......................................................................................................................8111.3. FTP........................................................................................................................8311.4. Telnet.................................................................................................................... 8511.5. HTTP.....................................................................................................................8611.6. SMTP....................................................................................................................8711.7. SNMP....................................................................................................................88

12. BIBLIOGRAFIA......................................................................................................... 90


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Apostila deRedes de Computadores

Prof. Carlos E. Weber

Redes de Computadores

1. Introduo1.1. Viso geral do mercado de trabalho

O mercado de trabalho para o profissional da rea de redes tem crescido muito nos ltimosanos.

As principais empresas que buscam esses profissionais no mercado so: Operadoras de Telecomunicaes; Fabricantes de equipamentos de rede; Provedores de Servio; Consultorias; Empresas de Treinamento.

O perfil exigido para o profissional de rede cada vez mais complexo. As empresasprocuram profissionais com boa formao acadmica, fluncia em idiomas (principalmenteingls e espanhol), certificaes profissionais, com facilidade e interesse em aprender novastecnologias e preparados para enfrentar desafios.

As principais atividades dos administradores e tcnicos de rede so: desenvolvimento de servios planejamento projeto implantao operao manuteno monitorao treinamento consultoria suporte tcnico

1.2. Histrico e evoluo das Redes de ComputadoresPara conhecer um pouco do avano da tecnologia da rea de redes, vamos pensar na

definio do termo "Teleprocessamento".Teleprocessamento significa processamento distncia, ou seja, podemos gerar

informaes em um equipamento e transmiti-las para outro equipamento para seremprocessadas.

A necessidade da comunicao distncia levou, em 1838, a inveno do telgrafo porSamuel F. B. Morse. Esse evento deu origem a vrios outros sistemas de comunicao como otelefone, o rdio e a televiso.Na dcada de 1950, com a introduo de sistemas de computadores, houve um grandeavano na rea de processamento e armazenamento de informaes.

O maior avano das redes de computadores aconteceu com a popularizao da Internet.Essa grande rede mundial, onde hoje podemos ler nossos e-mails, acessar pginas Web ,entrar em grupos de discusso, comprar os mais diversos artigos, ver vdeos, baixar msicas,etc., passou por vrios processos at atingir este estgio e a sua tendncia evoluir cada vezmais.

A arquitetura denominada TCP/IP ( Transmission Control Protocol / Internet Protocol ) umatecnologia de conexo de redes resultante da pesquisa financiada pela Agncia de Defesa dosEstados Unidos, DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency ), por volta dos anos 60.Vrias universidades e empresas privadas foram envolvidas na pesquisa. Esse investimento foi

25/6/2009 Direitos autorais reservados 1


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devido ao receio do governo norte-americano de um ataque sovitico a suas instalaes, e anecessidade de distribuir suas bases de informao.

Em 1969, iniciou-se uma conexo, com circuitos de 56 kbps, entre 4 localidades(Universidades da Califrnia, de Los Angeles e Santa Brbara, Universidade de Utah e Institutode Pesquisa de Stanford). Essa rede foi denominada ARPANET, sendo desativada em 1989.

A partir deste fato, vrias universidades e institutos de pesquisa comearam a participar econtribuir com inmeras pesquisas durante a dcada de 70, contribuies estas que deramorigem ao protocolo TCP/IP.

Em 1980, a Universidade da Califrnia de Berkeley, que desenvolveu o sistema operacionalUNIX, escolheu o protocolo TCP/IP como padro.

Como o protocolo no proprietrio, o crescimento da utilizao do TCP/IP foiextraordinrio entre universidades e centros de pesquisa.

Em 1985, a NFS ( National Science Foundation ) interligou os supercomputadores de seuscentros de pesquisa, a NFSNET. No ano seguinte, a NFSNET foi interligada a ARPANET, dandoorigem Internet.

No Brasil, em 1988, a Internet chegou por iniciativa de institutos de pesquisa de So Paulo(FAPESP Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de So Paulo) e do Rio de Janeiro (UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro e LNCC Laboratrio Nacional de ComputaoCientfica).

Vrias empresas iniciaram suas pesquisas, entre elas as operadoras de telecomunicaes:Embratel, Telesp, Telebahia, Telepar, etc.. Sendo que no final de 1995, a Telebrs ( holdingque controlava as telecomunicaes no Brasil) autorizou a Embratel a lanar o servio deacesso Internet, dando incio Internet comercial no Brasil.



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2. Conceitos Bsicos de Redes de Computadores2.1.Definies2.1.1. Gerais

Uma Rede de Computadores : um conjunto de dispositivos processadores capazes detrocar informaes e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicao.

2.1.2. Classificao segundo a extenso geogrfica

2.1.2.1. Rede Local (LAN)Rede de rea Local (LAN Local Area Network ), ou simplesmente Rede Local, um grupo

de dispositivos processadores interligados em uma rede em mesmo ambiente co-localizado.

2.1.2.2. Rede de Longa Distncia (WAN)Rede de Longa Distncia (WAN Wide Area Network ) a rede de interligao de diversos

sistemas de computadores, ou redes locais, localizados em regies fisicamente distantes.

2.1.2.3. Rede Metropolitana (MAN)Rede Metropolitana (MAN Metropolitan Area Network ) uma rede dentro de uma

determinada regio, uma cidade, onde os dados so armazenados em uma base comum.Exemplo: Uma rede de farmcias de uma mesma cidade.

2.1.2.4. Rede de Campus (CAN)Rede de Campus (CAN Campus Area Network ) uma rede que compreende uma rea

mais ampla que uma rede local, que pode conter vrios edifcios prximos. Exemplo: UmCampus Universitrio.

2.1.2.5. Rede de Armazenamento (SAN)Rede de Armazenamento (SAN - Storage Area Network ) uma rede que compartilha uma

base de dados comum em um determinado ambiente.



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2.1.3. Conceitos importantes

Internet

IntranetEmpresa 1

ExtranetEmpresa 1

IntranetEmpresa 2

IntranetEmpresa 3

Acesso Internet

Acesso VPN Empresa 2

Acesso VPN Empresa 1

Casa 2

Casa 1

Figura Redes e acessos

2.1.3.1. Internet o conjunto de redes de computadores interligadas pelo mundo inteiro. Utiliza a arquitetura

TCP/IP, e disponibiliza o acesso a servios, permite a comunicao e troca de informao aosusurios do planeta.

2.1.3.2. Intranet a rede de computadores de uma determinada organizao, baseada na arquitetura

TCP/IP. Fornece servios aos empregados, e permite a comunicao entre os mesmos e, deforma controlada, ao ambiente externo ( Internet). Tambm conhecida como RedeCorporativa.

2.1.3.3. Extranet um conceito que permite o acesso, de funcionrios e fornecedores de uma organizao,

aos recursos disponibilizados pela Intranet. Podemos dizer que uma extenso da Intranet.Dessa maneira, podemos disponibilizar um padro unificado entre as diversas empresas, filiais,do grupo.

2.1.3.4. VPN (Rede Privada Virtual)VPN uma rede virtual estabelecida entre dois ou mais pontos, que oferece um servio que

permite o acesso remoto, de funcionrios ou fornecedores a uma determinada rede, a fim deexecutarem suas tarefas.

Muito utilizada por funcionrios, para terem acesso aos e-mails corporativos via Intranet, oupara as equipes de suporte tcnico solucionarem problemas em seus sistema de maneiraremota.



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2.2. Modelos de Referncia

2.2.1. Modelo OSIO modelo OSI ( Open Systems Interconnection ) foi desenvolvido pela ISO ( International Standard Organization ) com o objetivo de criar uma estrutura para definio de padres para aconectividade e interoperabilidade de sistemas heterogneos.

Define um conjunto de 7 camadas ( layers ) e os servios atribudos a cada uma.O modelo OSI uma referncia e no uma implementao.O objetivo de cada camada :

Fornecer servios para a camada imediatamente superior. Esconder da camada superior os detalhes de implementao dos seus servios. Estabelecer a comunicao somente com as camadas adjacentes de um sistema.

Modelo OSI

Aplicao

Apresentao

Sesso

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

7

6

5

4

3

2

1

Camadas

Figura Modelo de Referncia OSI

2.2.1.1. Descrio funcional da camadas

2.2.1.1.1. Camada 1 FsicaTransmisso transparente de seqncias de bits pelo meio fsico.Contm padres mecnicos, funcionais, eltricos e procedimentos para acesso a esse meio

fsico.Especifica os meios de transmisso (satlite, coaxial, radiotransmisso, par metlico, fibraptica, etc.).

Tipos de conexo: Ponto-a-ponto ou multiponto Full ou half duplex Serial ou paralela

2.2.1.1.2. Camada 2 EnlaceEsconde caractersticas fsicas do meio de transmisso.Transforma os bits em quadros ( frames ).



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Processamento de transaes: TP Terminal virtual: VT

Acesso banco de dados: RDA

Gerncia de rede

2.2.2. Arquitetura TCP/IPA arquitetura TCP/IP composta por 4 camadas (formando a pilha da estrutura do

protocolo) conforme mostra a figura abaixo:

Figura Arquitetura TCP/IP

2.2.2.1. Camada de Acesso RedeA camada inferior da arquitetura TCP/IP tem as funcionalidades referentes s camadas 1 e 2

do Modelo OSI.Esta camada pode ser denominada, em outras literaturas , como Fsica ou at mesmo ser

dividida em 2 camadas (Fsica e Enlace), o que leva a arquitetura a possuir 5 camadas .

2.2.2.2. Camada InternetA camada Internet, tambm conhecida como de Rede ou Internetwork , equivalente a

camada 3, de Rede, do Modelo OSI. Os protocolos IP e ICMP(ping) esto presentes nesta

camada.

2.2.2.3. Camada de TransporteA camada de Transporte equivale camada 4 do Modelo OSI. Seus dois principais

protocolos so o TCP e o UDP.

2.2.2.4. Camada de AplicaoA camada superior chamada de camada de Aplicao equivalente s camadas 5, 6 e 7 do

Modelo OSI. Os protocolos mais conhecidos so: HTTP, FTP, Telnet, DNS e SMTP.


Arquitetura TCP/IP

Aplicao

Transporte

Internet

Acesso Rede

43

2

1

Camadas


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2.3. Composio de uma Rede de ComputadoresUma rede de computadores composta por 3 grupos: Computadores, Infraestrutura e

Dispositivos de Rede.2.3.1. Computadores

Equipamentos utilizados para processamento de dados. Na viso de rede, podem serdivididos como estaes de trabalho (ou clientes), e servidores. Devemos considerar que oconceito no fixo, ou seja, em um determinado momento, para determinada aplicao, ocomputador considerado como servidor e para outra aplicao ele considerado comocliente. Veremos mais detalhes quando abordarmos o assunto sobre aplicaes que usam aarquitetura cliente-servidor.

Um computador composto por: Hardware , Software e Firmware .

2.3.1.1. Hardware

Um computador formado por: Unidade de Processamento: Processador ou UCP (Unidade Central de Processamento CPU, em ingls ).

Unidades de Armazenamento: Memrias (RAM, ROM, etc.), Unidades de Disco(Unidades de Disco Rgido ou HD Hard Disk , tambm conhecido como Winchester ,Unidades de Disco Flexvel ou Floppy Disk , Unidades de CD Compact Disk ,Unidades de DVD, etc).

Dispositivos de Entrada e Sada: Monitor, Teclado, Impressora, Mouse , Plotter , etc.

2.3.1.2. SoftwarePodemos considerar nesta categoria: o Sistema Operacional e os Aplicativos.

2.3.1.3. Firmware o programa instalado na memria de inicializao do computador, contendo as instrues

bsicas do computador (BIOS Basic Input/Output System ).

2.3.2. Infra-estrutura o recurso bsico para utilizao e interligao dos componentes de uma rede.

2.3.2.1. Meio FsicoO meio fsico estabelece a forma de interconexo entre os componentes da rede. Exemplos:

Cabeamento:o Par metlicoo Fibra ptica

Ar (sem fio wireless )

2.3.2.2. AlimentaoA alimentao pode ser por:

Corrente Contnuao Bateriaso Pilhas

Corrente Alternadao Rede Eltrica

2.3.2.3. Estrutura Fsica de InstalaesPara acomodar os computadores e os dispositivos de rede devemos planejar e adequar o

ambiente de acordo com as funes dos equipamentos.



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Devemos considerar: o espao fsico que ser ocupado. o mobilirio adequado (bastidores / racks , mveis de escritrio, etc.). a temperatura da sala. o acesso fsico aos equipamentos.

2.3.3. Dispositivos de RedeOs dispositivos de rede esto classificados de acordo com a sua funcionalidade.

2.3.3.1. Repetidor ( Repeater )Os repetidores so dispositivos usados para estender as redes locais alm dos limites

especificados para o meio fsico utilizado nos segmentos.Operam na camada 1 (Fsica) do modelo OSI e copiam bits de um segmento para outro,

regenerando os seus sinais eltricos.

2.3.3.2. Concentrador ( Hub )Os Hubs so os dispositivos atualmente usados na camada 1 (Fsica) e substituem os

repetidores.So repetidores com mltiplas portas.

2.3.3.3. Ponte ( Bridge )So dispositivos que operam na camada 2 (Enlace) do modelo OSI e servem para conectar

duas ou mais redes formando uma nica rede lgica e de forma transparente aos dispositivosda rede.

As redes originais passam a ser referenciadas por segmentos.As bridges foram criadas para resolver problemas de desempenho das redes. Elas

resolveram os problemas de congestionamento nas redes de duas maneiras: reduzindo o nmero de colises na rede, com o domnio de coliso. adicionando banda rede.

Como as bridges operam na camada de enlace, elas "enxergam" a rede apenas em termosde endereos de dispositivos ( MAC Address ).

As bridges so transparentes para os protocolos de nvel superior. Isso significa que elastransmitem os "pacotes" de protocolos superiores sem transform-los.As bridges so dispositivos que utilizam a tcnica de store-and-forward (armazena e envia).

Ela armazena o quadro ( frame ) em sua memria, compara o endereo de destino em sua listainterna e direciona o quadro ( frame ) para uma de suas portas.

Se o endereo de destino no consta em sua lista o quadro ( frame ) enviado para todas asportas, exceto a que originou o quadro ( frame ), isto o que chamamos de flooding .



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2.3.3.4. Comutador ( Switch )Os switches tambm operam na camada 2 (Enlace) do modelo OSI e executa as mesmas

funes das bridges , com algumas melhorias.Os switches possuem um nmero mais elevado de portas.

2.3.3.5. Roteador ( Router )O Roteador o equipamento que opera na camada 3 (Rede) do modelo OSI, e permite a

conexo entre redes locais ou entre redes locais e de longa distncia.Suas principais caractersticas so:

filtram e encaminham pacotes determinam rotas segmentam pacotes realizam a notificao origem

Quanto a sua forma de operao, as rotas so determinadas a partir do endereo de rededa estao de destino e da consulta s tabelas de roteamento.

Essas tabelas so atualizadas utilizando-se informaes de roteamento e por meio dealgoritmos de roteamento.

Tais informaes so transmitidas por meio de um protocolo de roteamento.

2.3.3.6. ModemDispositivo eletrnico utilizado para a converso entre sinais analgicos e digitais. A palavra

tem como origem as funes de mo dulao e dem odulao. So geralmente utilizados paraestabelecer a conexo entre computadores e redes de acesso.

2.4.Topologias2.4.1. Anel ( ring )

Topologia em Anel



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2.4.2. Barramento ( bus )Topologia em Barramento

2.4.3. Estrela ( star )Topologia em Estrela

2.4.4. Malha ( mesh )Topologia em Malha

2.4.5. Ponto-a-ponto ( point-to-point )Topologia Ponto-a-Ponto



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2.4.6. rvore ( tree )Topologia em rvore

2.5. Banda2.5.1. Largura de BandaLargura de banda uma propriedade fsica relativa a faixa de freqncias transmitidas sem

serem fortemente atenuadas e medida em Hertz (Hz). Em telecomunicaes, o termo bandase refere a faixa disponvel para a transmisso de dados. A velocidade usada para transmitir osdados chamada de taxa de transmisso de dados e sua unidade de medida bits porsegundo (bps).

2.6.Gerenciamento2.6.1. Necessidades

As principais necessidades de gerenciamento de redes so: Detectar, diagnosticar, registrar e prevenir a ocorrncia de eventos de

anormalidades. Poder acessar, alterar ou restaurar as configuraes da rede, mantendo a sua

confiabilidade. Controlar e contabilizar o acesso aos recursos da rede. Estabelecer limites para o envio de alarmes a fim de inicializar processos

operacionais, para efeito de manuteno ou simplesmente informaes para auxliode anlises sobre os servios da rede.

Monitorar e garantir a segurana da rede.

2.6.2. Modelos FuncionaisPodemos destacar os principais modelos funcionais de gesto como:

Gesto de Falhas Gesto de Configurao Gesto de Contabilizao Gesto de Desempenho Gesto de Segurana

2.6.3. SNMPO SNMP (Simple Network Management Protocol - Protocolo Simples de Gerncia de Rede)

um protocolo de gesto tpica de redes TCP/IP, da camada de aplicao, que facilita a troca deinformaes entre os elementos de uma rede.



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Permite aos administradores de rede realizar a gesto da rede, monitorando o desempenho,gerando alarmes de eventos, diagnosticando e solucionando eventuais problemas, efornecendo informaes para o planejamento de expanses da planta.

Para a gesto de uma rede, de forma geral, precisamos de um conjunto de elementos,conforme descritos abaixo.

Elementos gerenciados Agentes Gerentes ou Gestores Banco de Dados Protocolos Interfaces para programas aplicativos Interface com o usurio

O conjunto de todos os objetos SNMP coletivamente conhecido como MIB ( Management Information Base ).

2.7.Sinais Analgicos X DigitaisEntendemos por analgica a variao contnua de uma varivel. As grandezas fsicas

(corrente eltrica, tenso, resistncia, temperatura, velocidade, etc.) variam de formaanalgica, ou seja, para atingir um determinado valor a variao contnua, passando portodos os valores intermedirios, at o valor final.

Pode ser melhor compreendido por meio do grfico abaixo:

Sinal Analgico

Y

X

O sinal digital possui como caracterstica uma variao em saltos, ou seja, em umdeterminado instante encontra-se em um nvel e no instante seguinte em outro nvel sempassar pelos nveis intermedirios, conforme figura a seguir:



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Sinal Digital

Y

X

Podemos dizer que os sinais analgicos possuem infinitos valores, enquanto os sinaisdigitais possuem valores finitos.

2.8. Matemtica das RedesO objetivo deste tema rever os conceitos dos sistemas de numerao a fim de fornecer

condies para a compreenso da estrutura e dos clculos referentes ao endereamento IP.

2.8.1. Representao da informao, bits e bytesOs computadores e utilizam sinais digitais para estabelecer a comunicao. A menor

unidade estabelecida nesta comunicao denominada bit (Dgito Binrio, B inary Dig it ).O conjunto de 8 bits conhecido como byte .

2.8.2. Sistemas de NumeraoO ser humano criou vrios sistemas de numerao para representao das suas grandezas

numricas.Estudaremos os sistemas: binrio, decimal e hexadecimal.Para fixar o conceito de um sistema de numerao, vamos pensar como contar utilizando

outros smbolos, por exemplo: , e .Repare que sempre comeamos utilizando um smbolo, a seguir o prximo ... e o prximo,

at acabarem todos os smbolos.Reiniciamos a contagem inserindo o segundo smbolo a frente dos demais e, novamente

variamos os demais at utilizarmos todos, e variamos o segundo smbolo a frente dos demais,at utilizarmos todos.

Esse o processo de formao de um sistema de numerao.Vamos utilizar o nosso exemplo (base 3, pois possui trs smbolos) e compar-lo com o

sistema decimal.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Com esse conceito podemos compreender qualquer formao de um sistema de numerao.



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2.8.2.1. Sistema DecimalO sistema decimal o mais utilizado pelos humanos para representar suas grandezas: 0, 1,

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9. Como possuem 10 algarismos, dizemos que um sistema de base 10, esua notao ( ) 10 ou ( ) D.

2.8.2.2. Sistema BinrioO sistema binrio, utilizado pelos computadores, representado por 2 algarismos: 0 e 1.

Por isso dizemos que um sistema de base 2, e representamos como ( ) 2 ou ( ) B.

2.8.2.3. Sistema HexadecimalO sistema hexadecimal, utilizado na representao do endereo fsico dos elementos de

rede e em vrias linguagens de programao de baixo nvel, composto por 16 algarismos(entre letras e numerais): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E e F. Trata-se de um sistemade base 16, representado por ( ) 16 ou ( ) H.

2.8.2.4. Converses

2.8.2.4.1. Binrio para DecimalA regra bsica para converter um nmero de uma base qualquer para decimal a seguinte:

Realizar a somatria de cada algarismo correspondente multiplicado pela base (2)elevada pelo ndice relativo ao posicionamento do algarismo no nmero.

Por exemplo:

(110) 2 = ( ) 101 x 2 2 + 1 x 2 1 + 0 x 2 0 = 4 + 2 + 0 = 6 10

2.8.2.4.2. Decimal para BinrioQuando convertemos um nmero decimal para outra base, utilizamos a seguinte regra:

Dividimos o nmero, e seus quocientes, sucessivamente pela base que desejamosconverter, at que o quociente seja menor que o divisor. O resultado compostopelo ltimo quociente e os demais restos das divises realizadas.

Exemplo:

(11) 10 = ( ) 2

11 / 2 = 5, resto 15 / 2 = 2, resto 12 / 2 = 1, resto 0

(11) 10 = (1011) 2

2.8.2.4.3. Hexadecimal para DecimalPara esta converso utilizamos a regra bsica,ou seja, usamos a base 16.Devemos lembrar que: A=10 10, B=11 10, C=12 10, D=13 10, E=14 10 e F=15 10.Exemplo:

(4A)16 = ( ) 104 x 16 1 + A x 16 0 = 4 x 16 + 10 x 1 = 64 + 10 = 74 10



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2.8.2.4.4. Decimal para HexadecimalPara a converso de decimal para hexadecimal utilizamos a regra bsica, da diviso

sucessiva, com base 16.Exemplo:

(1000) 10 = ( ) 16

1000 / 16 = 62, resto 862 / 16 = 3, resto 14

Lembrar que 14 10 equivalente a E 16.Logo,(1000) 10 = (3E8) 16

2.8.2.4.5. Binrio para HexadecimalDe binrio para hexadecimal, dividimos os nmeros binrios em grupos de quatro bits, da

direita para a esquerda, e fazemos a converso como utilizando a regra bsica.Exemplo:

(1010110101) 2 = ( ) 16

10 1011 0101102 = 1 x 2 1 + 0 x 2 0 = 2 10 = 2 161011 2 = 1 x 2 3 + 0 x 2 2 + 1 x 2 1 + 1 x 2 0 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11 10 = B160101 2 = 0 x 2 3 + 1 x 2 2 + 0 x 2 1 + 1 x 2 0 = 0 + 4 + 0 + 1 = 5 10 = 5 16

Resultando:(1010110101) 2 = (2B5) 16

2.8.2.4.6. Hexadecimal para BinrioDe hexadecimal para binrio, utilizamos a regra bsica porm a apresentao dos nmeros

binrios devem possuir 4 bits.Exemplo:

(7D3)16 = ( ) 2

716 = 7 10 = 111 2 (o primeiro bloco no precisa conter zeros a esquerda)

7 / 2 = 3, resto 13 / 2 = 1, resto 1

D16 = 13 10 = 1101 2

13 / 2 = 6, resto 16 / 2 = 3, resto 03 / 2 = 1, resto 1



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316 = 3 10 = 11 = 0011 2

Resultando:(7D3)16 = (0111 1101 0011) 2 ou, simplesmente, (111 1101 0011) 2

2.8.3. A lgica booleana (binria)Em 1854, o matemtico ingls George Boole apresentou um sistema matemtico de anlise

lgica que ficou conhecido como lgebra de Boole ou lgebra booleana.Entre as principais funes lgicas temos:

NO (NOT) OU (OR) NOU (NOR) E (AND) NE (NAND) OU Exclusiva (XOR) Coincidncia (XAND)

2.8.3.1. NO (NOT)

A S0 11 0

2.8.3.2. OU (OR)

A B S0 0 00 1 11 0 11 1 1

2.8.3.3. NOU (NOR)

A B S0 0 10 1 01 0 01 1 0

2.8.3.4. E (AND)

A B S0 0 00 1 01 0 01 1 1



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2.8.3.5. NE (NAND)

A B S0 0 10 1 11 0 11 1 0

2.8.3.6. OU Exclusiva (XOR)

A B S0 0 0

0 1 11 0 11 1 0

2.8.3.7. Coincidncia (XAND)

A B S0 0 10 1 01 0 01 1 1

2.8.4. Apresentao do Endereamento IP (IPv4)O endereo IP formado por 32 bits, divididos em 4 blocos de 8 bits, representados no

sistema decimal (0-255).Exemplos:10.12.208.25207.12.1.37200.201 68.5



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3. Meios fsicos para redes3.1.Meios em cobre3.1.1. Noes de eletricidade

Para uma melhor compreenso das especificaes tcnicas dos cabos so necessriosalguns conceitos bsicos de eletricidade.

Eletricidade um fenmeno fsico originado por cargas eltricas. Com a movimentao dascargas negativas (eltrons), de maneira ordenada, sobre um elemento condutor, ocorre aproduo do que chamamos corrente eltrica (i), e sua unidade o Ampere (A).

O deslocamento das cargas eltricas por um elemento condutor (por exemplo, um fio decobre) provocado pela diferena de potencial (ddp) entre os pontos do elemento.Denominamos esse efeito de tenso eltrica (U), e sua unidade chamada de Volt (V).

O produto da corrente eltrica pela tenso eltrica chamado de potncia, e sua unidade Watt(W).

A resistncia eltrica (R) que um material oferece para a passagem da corrente eltrica medida em Ohm ( ).

conhecida como lei de Ohm a relao entre resistncia, tenso e corrente eltrica: U = R .i.

Consideramos condutortodomaterial com caractersticas que permitem a passagem decorrente eltrica. Isolante o material que dificulta, ou impede a passagem de correnteeltrica.

A resistividade elctrica de um material dada por: = R . S / londe:

a resistividade esttica (em ohm metros, m);R a resistncia elctrica de um condutor uniforme do material(em ohms, );l o comprimento do condutor (medido em metros);S a rea da seo do condutor (em metros quadrados, m)

Outro conceito importante so as unidades mtricas.

Represent.exponencialem base 10

Representao explcita Prefixo Represent.exponencialem base 10

Representao explcita Prefixo

10 1 0,1 deci 10 1 10 deca10 2 0,01 centi 10 2 100 hecto10 3 0,001 mili 10 3 1000 kilo10 6 0,000001 micro 10 6 1000000 Mega10 9 0,000000001 nano 10 9 1000000000 Giga10 12 0,000000000001 pico 10 12 1000000000000 Tera10 15 0,000000000000001 femto 10 15 1000000000000000 Peta10 18 0,000000000000000001 atto 10 18 1000000000000000000 Exa10 21 0,000000000000000000001 zepto 10 21 1000000000000000000000 Zetta10 24 0,000000000000000000000001 yocto 10 24 1000000000000000000000000 Yotta

3.1.2. Especificaes de cabosExistem vrias organizaes, grupos empresariais e entidades governamentais que

constituem institutos para especificar e regulamentar os tipos de cabos usados em redes.Podemos citar entre tais organizaes internacionais a EIA/TIA ( Electronic Industry Associatione Telecommunications Industries Association ), o IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers ), a UL (Underwriters Laboratories ), ISO/IEC ( International Standards Organization /



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International Electrotechnical Commission ). Alm de criar os cdigos e gerar as especificaesdos materiais utilizados no cabeamento, tambm definem os padres de instalao.

O padro EIA/TIA-568 reconhece os seguintes tipos de cabo para a utilizao:Tipo Distncias mximasCabo de par tranado no blindado, em cobre: UTP(Unshielded Twisted Pair ), de 100 ohm

800 m

Cabo de par tranado blindado, em cobre: STP (S hielded Twisted Pair ), de 150 ohm

700 m

Cabo coaxial, de cobre, de 50 ohm 500 mCabo de fibra ptica 62,5/125 m 2 km

3.1.3. Cabo coaxialO cabo coaxial tem melhor blindagem que os cabos de par tranado, com isso pode se

estender por distncias maiores em velocidades mais altas. Dois tipos de cabo coaxial so

muito usados: cabo de 50 ohms. cabo de 75 ohms.

O cabo de 50 ohms, muito utilizado em transmisses digitais, j o cabo de 75 ohms, usado em transmisses analgicas e, principalmente, em ambientes de televiso.

Um cabo coaxial formado por um fio de cobre colocado na parte central, envolvido por ummaterial isolante. O isolante envolvido por uma malha slida entrelaada. O condutorexterno, que tem a funo de diminuir o efeito de rudos sobre o sinal transmitido, cobertopor uma camada plstica protetora.

Cabo Coaxial

Revestimento plsticoMalha condutora Isolante

Ncleocondutor

3.1.4. Cabos de par-tranado (STP e UTP)A utilizao mais comum do par tranado o sistema telefnico. Geralmente, os telefones

so conectados central telefnica por meio de um cabo de par tranado. Os pares tranadospodem se estender por diversos quilmetros sem amplificao mas, quando se trata dedistncias maiores, existe a necessidade de utilizarmos os dispositivos repetidores.

Os pares tranados podem ser utilizados na transmisso de sinais analgicos ou digitais. Alargura de banda e a taxa de transmisso dependem da espessura do fio e da distnciapercorrida mas, em muitos casos, possvel alcanar taxas altas, na ordem de alguns Mbpspor alguns quilmetros. Muitas interferncias podem ser provocadas se os pares no foremtranados. Devido ao custo e ao desempenho obtidos, os pares tranados so usados em larga

escala e provvel que assim permaneam nos prximos anos.



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Denominamos de UTP (Unshielded Twisted Pair ) os cabos que no possuem blindagem eSTP (Shielded Twisted Pair ) os que possuem blindagem.

Abaixo podemos verificar a diviso dos cabos por categoria e sua aplicao:

Tipo AplicaoCategoria 1 Voz (cabo telefnico)Categoria 2 Dados a 4 Mbps (LocalTalk)Categoria 3 Transmisso de at 16 MHz. Dados a 10 Mbps (Ethernet)Categoria 4 Transmisso de at 20 MHz. Dados a 20 Mbps (16 Mbps Token Ring)Categoria 5 Transmisso de at 100 MHz. Dados a 100 Mbps (Fast Ethernet)Categoria 6 Utilizado em ISDN, cabos para modem e TV a cabo.Categoria 7 Ethernet 1000BaseT, ATM com transmisso de at 500MHz.

3.2. Meios pticos3.2.1. Noes de pticaA ptica um segmento da fsica que estuda a luz e seus efeitos. A ptica explica os

fenmenos de reflexo, refrao e difrao, ou seja, a interao entre a luz e o meio.Dizemos que os raios de luz so linhas orientadas que representam, graficamente, a direo

e o sentido da propagao da luz.Os fenmenos pticos, reflexo e refrao da luz, so os principais fatores para o estudo da

transmisso de dados por meios pticos. Reflexo regular: quando o feixe de luz, que incide em uma superfcie plana e lisa,

retorna ao meio e se propaga mantendo o seu paralelismo. Reflexo difusa: quando o feixe de luz, que incide em uma superfcie irregular,

retorna ao meio e se propaga espalhando-se em vrias direes. Refrao da luz: quando o feixe de luz, que incide em uma superfcie, se propaga emum segundo meio.

Um sistema de transmisso ptica possui 3 componentes fundamentais: o gerador de luz, omeio de transmisso e o receptor. Seu funcionamento consiste na instalao de um gerador deluz em uma das extremidades e o receptor na outra. O gerador, ou fonte, de luz recebe umpulso eltrico e envia o sinal de luz atravs do meio de transmisso para o receptor. Oreceptor, ao entrar em contato com a luz, emite um pulso eltrico. Adota-se por convenoque a presena de luz equivale a um bit 1, e o bit 0 representa a ausncia de luz.

As fibras pticas so constitudas por trs camadas: o ncleo, a casca e o revestimentoexterno.

O ncleo e a casca so produzidos a partir do vidro, ou de materiais a base de slica ouplstico, e possuem diferentes ndices de refrao.



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Fibra ptica

Revestimento plstico

Casca Ncleo

A atenuao da luz atravs do meio depende do comprimento de onda da luz.As principais vantagens da fibra ptica so:

Baixa atenuao Elevada largura de banda Imunidade interferncia eletromagntica Baixo peso Pequena dimenso Sigilo Isolao eltrica

3.2.2. Fibras Multimodo e Monomodo, e outros componentes pticosEntre os mais usuais tipos de fibras pticas podemos destacar:

Fibra monomodo Fibra multimodo de ndice degrau Fibra multimodo de ndice gradual

A diferena est no modo de operao entre elas. A fibra monomodo possui um modo depropagao enquanto as multimodos podem ter vrios modos de propagao.

Entre as fibras multimodo a diferena est na composio do material e os respectivosndices de refrao. Enquanto na gradual temos uma variao gradativa no ndice de refrao,

devido a vrias camadas de materiais, na fibra de ndice degrau temos uma nica composiode forma que temos um ndice de refrao constante.

3.2.3. Caractersticas de desempenho em Fibras pticasNeste item vamos falar sobre alguns fatores que afetam o desempenho das fibras pticas.Estudaremos os efeitos de atenuao e disperso.

3.2.3.1. AtenuaoChamamos de atenuao a perda da potncia de um sinal luminoso em uma fibra ptica.

Sua unidade de medida em decibis por quilmetro (dB/km).Essa perda depende do comprimento de onda da luz e do material usado e ocorre por causa

da limitao de distncia entre a origem e o trmino da transmisso. Os principais fatores que

geram a atenuao so: a absoro, o espalhamento e a curvatura.



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A atenuao medida pela seguinte frmula:

atenuao = [10 log 10 (Pout /P in)]/L onde,

Pout = potncia de sadaPin= potncia de entradaL= comprimento do cabo

3.2.3.1.1. AbsoroNa absoro uma parcela da energia luminosa absorvida pelo material devido a alguns

fatores como: presena de impurezas, contaminao no processo de fabricao, variao nadensidade do material, presena de molculas de gua dissolvidas no vidro ou no polmero,etc.

3.2.3.1.2. EspalhamentoAs perdas por espalhamento ocorrem devido ao desvio do fluxo dos raios de luz em vrias

direes. Dois parmetros que contribuem para essa perda a densidade do material da fibrae a estrutura da fibra.

3.2.3.1.3. CurvaturaAs perdas podem ocorrer devido a curvaturas. Quando as curvaturas so muito grandes

(quando os ngulos gerados pela deformao causarem a refrao do sinal) ou muitopequenas (quando so prximas do raio do ncleo da fibra) podem afetar o sinal luminoso.

3.2.3.2. DispersoA disperso o alargamento do sinal luminoso ao longo do percurso da fibra ptica e limita

a capacidade de transmisso, alterando os sinais transmitidos. As disperses mais comunsso: disperso modal, material e do guia de onda.3.2.3.2.1. Disperso modal

A disperso modal se refere ao fato de que cada modo de propagao, passando porcaminhos distintos, tendo assim diferentes velocidades de propagao, para um mesmocomprimento de onda.

3.2.3.2.2. Disperso materialA disperso material retrata a influncia da matria-prima empregada na composio da

fibra, tambm chamada de disperso cromtica.

3.2.3.2.3. Disperso do guia de onda

A disperso do guia de onda ocorre devido a variao dos ndices de refrao do ncleo e dacasca ao longo da fibra.

3.2.4. Instalao, Cuidados e Testes de Fibras pticas muito importante que as conexes das fibras sejam muitos bem realizadas na instalao

dos cabos de fibras pticas.As conexes podem ser realizadas atravs de conectores ou emendas.Qualquer um dos modos de conexo gera um determinada perda no sinal. Desse modo

devemos observar que um grande nmero de conexes pode comprometer o desempenho dosistema.

Para minimizar as perdas devemos sempre observar dois fatores: fatores intrnsecos: inerentes s fibras (dimetro do ncleo/da casca, ovalizao do

ncleo/da casca, etc.).



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fatores extrnsecos: condies externas (deslocamento lateral, separao dasextremidades, desalinhamento angular, etc.).

Para a instalao devemos possuir alguns acessrios, tais como: o clivador, os removedoresde revestimentos, o desencapador e a mquina de polir.

Os principais testes realizados nas fibras so: teste de trao teste de curvatura teste de compresso teste de impacto teste de potncia

3.3. Acesso sem-fio ( wireless )O acesso sem fio ( wireless ) teve seu incio quando em 1901, o fsico italiano Guglielmo

Marconi realizou uma demonstrao do funcionamento de um telgrafo sem fio. A transmisso

foi realizada a partir de um navio por cdigo morse. Atualmente, o acesso sem fio temavanado muito e facilitado a vida de vrios usurios.Podemos dividir as redes sem fio em trs categorias:1. Interconexo de sistemas.2. LANs sem fios.3. WANs sem fios.A interconexo de sistemas significa conectar computadores e perifricos usando uma faixa

de alcance limitado. Normalmente, os computadores possuem conexo aos seus perifricos pormeio de cabos.

Uma tecnologia utilizada atualmente em computadores, celulares, fones de ouvido, pdas,etc. para estabelecer a comunicao entre sistemas o Bluetooth .

As LANs sem fio consiste em uma rede local sem a necessidade de cabos fsicos, ou seja,podemos estabelecer a comunicao entre vrios computadores e dispositivos de rede sem ouso de cabeamento. Por meio de um switch sem fio e placas de rede sem fio podemosimplementar esse tipo de rede.

As LANs sem fios esto se tornando cada vez mais comuns em pequenos escritrios e emresidncias, principalmente onde existe a dificuldade para a passagem de cabeamento,

Um exemplo de rede WAN sem fio a rede utilizada para telefonia celular. Atualmenteconseguimos transmitir voz, dados e imagem para um aparelho celular. Os principais pontosque diferem uma rede LAN sem fio de uma WAN sem fio so: a distncia de alcance, acapacidade de transmisso e a potncia dos equipamentos e dos sinais gerados. Hoje, as LANssem fio podem transmitir a taxas de 100 Mbps, distncias na ordem de metros. Enquanto asWANs sem fio funcionam taxas 1 Mbps, em um raio de vrios quilmetros.

3.3.1. Padres e Organizaes de Redes Locais sem fioA seguir temos as principais organizaes que normatizam o assunto.

Organizaes FunoITU-R Padronizao mundial de comunicaes que

usam energia de radiao, particularmentegerenciando os aspectos de freqncias.

IEEE Padronizao de redes locais sem fio(WLANs) (802.11)

Wi-Fi Alliance Consrcio que fomenta a interoperabilidadede produtos que implementam os padres deredes locais sem fio ( WLANs) por meio deseus programas certificados de Wi-Fi.



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Federal Communications Commission(FCC)

Agncia dos Estados Unidos da Amrica queregula o uso de vrias freqncias de

comunicao no pas.Anatel Agncia Nacional de Telecomunicaes queregulamenta e fiscaliza o uso dastelecomunicaes no Brasil.

O padro para as LANs sem fio que est sendo mais utilizado o IEEE 802.11. Ele possui asseguintes divises:

Caracterstica 802.11a 802.11b 802.11gAno da criao da norma 1999 1999 2003Taxa mxima de transmisso utilizandoDSSS*

- 11 Mbps 11 Mbps

Taxa mxima de transmisso utilizandoOFDM** 54 Mbps - 54 MbpsFreqncia da banda 5 GHz 2.4 GHz 2.4 GHzCanais ( nonoverlapped ) 23 (12) 11 (3) 11 (3)Taxas de transmisso requeridas pelo padro(Mbps)

6, 12, 24 1, 2, 5.5, 11 6, 12, 24

* Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) 802.11b** Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

3.3.2. Topologias e Dispositivos sem-fioOs principais dispositivos de uma rede sem fio ( wireless ) so os APs ( access points ).

Podemos dividir as redes sem fio em: IBSS, BSS e ESS.

Modo Nome do Servio DescrioDispositivo-a-dispositivo (ad hoc )

IBSS -Independent Basic Service Set

Quando a comunicao estabelecidadiretamente entre dois dispositivos, sema necessidade de um AP.

Somente um AP BSS - Basic ServiceSet

Quando somente uma nica WLAN criada com um AP e todos os demaisdispositivos se comunicam por meio desteAP.

Vrios APs ESS -Extended Service Set

Quando vrios APs criam uma WLAN,permitindo uma cobertura mais ampla e odeslocamento dos usurios pelas vriasreas de cobertura.



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3.3.3. Como as Redes Locais sem-fio se comunicam

Pelos sinais de portadoras de rdio ou infravermelho, as WLANs estabelecem a comunicaoentre os pontos da rede. Os dados so modulados na portadora de rdio e transmitidos porintermdio de ondas eletromagnticas.

Em um mesmo ambiente podem existir vrios sinais de portadoras de rdio sem que hajaafetao entre elas. Para se conectar, o receptor sintoniza numa determinada freqncia erejeita as outras, que so diferentes.

Consideramos um cliente wireless , qualquer dispositivo wireless que se associa a um APpara usar uma determinada WLAN.

Para ser um cliente WLAN, o dispositivo necessita de uma placa WLAN que suporte o mesmopadro do AP. A placa inclui um rdio, o qual sintoniza as freqncias usadas pelos padresWLAN suportados, e uma antena.

Os APs possuem vrios parmetros de configurao, mas geralmente a maioria deles j soconfigurados por default , porm o usurio deve tomar cuidado com a parte de segurana, poisesses parmetros no costumam ser configurados de fbrica e de extrema importncia que oadministrador da rede os configure.

3.3.4. Autenticao

Quando uma rede sem fio ativada, sem protees de segurana, qualquer dispositivo podese associar mesma. Para que isso ocorra necessrio configurar o nome de identificao darede ou SSID ( Service Set Identifier ). O SSID pode ser adquirido atravs de pacotes do tipoBEACON. Estes pacotes no possuem criptografia e so enviados periodicamente pelo AP.Outras informaes sobre a rede tambm so ou podem ser fornecidas pelo AP, tais como: ataxa de transmisso, endereo IP, DNS, default gateway, etc.

3.3.5. Os espectros de radiofreqncia e de microondasO espectro eletromagntico representado pela figura abaixo:

Espectro Eletromagntico

Rdio Microonda Infravermelho UV Raio X

RaioGama

10 410 210 0 10 1010 810 6 10 1410 12 10 1810 16 10 20 10 2410 22

Luz visvel

LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF

10 1010 710 6 10 1410 12 10 1510 4 10 5 10 8 10 9 10 11 10 13 10 16

Banda W Banda V Banda Ka Banda K Banda Ku Banda X Banda C Banda S Banda L



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3.3.6. Sinais e rudos em uma WLAN

As redes sem fio podem sofrer interferncias de vrias maneiras. As ondas de rdiotransitam atravs do espao, e devem passar direto por barreiras na rea de cobertura,incluindo paredes, pisos e tetos.

Ao atravessar esses obstculos o sinal pode ser parcialmente absorvido, diminuindo apotncia do sinal, conseqentemente, a rea de cobertura. Alguns materiais causam adisperso do sinal, causando buracos sem cobertura. Outro ponto que influencia natransmisso de uma rede sem fio a interferncia de ondas de rdio, isso pode causarretransmisso de dados e at descarte da informao.

3.3.7. Segurana para redes sem-fioA seguir apresento os principais modelos de segurana para as redes sem fio.

Modelo Ano OrganizaoWEP - Wired Equivalent Privacy 1997 IEEEWPA - Wi-Fi Protected Access 2003 Wi-Fi AllianceWPA2 - 802.11i 2005 IEEE

O WEP ( Wired Equivalent Privacy ) , foi criado com o objetivo de dar segurana durante oprocesso de autenticao na comunicao de redes sem fio. O algoritmo utilizado o RC4(Rons code 4), inventado pelo engenheiro Ron Rivest, do MIT.

Seu funcionamento consiste em passar parmetros (uma chave e um vetor de inicializao).O algoritmo gera uma seqncia criptografada. Porm, como no WEP a chave secreta amesma utilizada por todos os usurios de uma mesma rede sem fio, devemos ter um vetor deinicializao diferente para cada pacote com o objetivo de evitar a repetio. Essa repetio deseqncia extremamente indesejvel possibilita ataques e invases a sistemas.

Por isso, muito importante a troca das chaves secretas periodicamente para diminuir orisco segurana da rede. Muitas vezes esta prtica no realizada pelos administradores porser feita manualmente, principalmente quando temos redes com um grande nmero deusurios.

A sua principal vulnerabilidade o fato do vetor ser enviado sem encriptao, no quadro damensagem, facilitando a sua captura.

Temos abaixo as principais vulnerabilidades do protocolo WEP:- Chaves WEP estticas

O uso da mesma chave por longo perodo.- Autenticao unilateral

Apenas a estao remota se autentica no AP.

- No existe autenticao de usurioA autenticao s executada pela estao. Um invasor utilizando a estao deum usurio permitido pode acessar a rede e informao confidenciais.

- Vetor de inicializao sem criptografiaO vetor de inicializao no WEP possui 24 bits e so enviados sem criptografiapara o AP.



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- O vetor de inicializao parte da chave usada pelo RC4Este fato facilita a descoberta da chave usada pelo RC4 na criptografia dasmensagens.

- Integridade dos dados de baixa qualidadeO fato do CRC (Cyclic Redundancy Check) ser criptografado apenas pela chavecompartilhada facilita a quebra da chave.

O WPA ( Wi-Fi Protected Access ) um protocolo de comunicao que foi criado pormembros da Wi-Fi Aliana e do IEEE para tentar solucionar os problemas de vulnerabilidade doWEP.

Pode-se utilizar WPA numa rede hbrida que tenha WEP instalado.

Melhorias do WPA sobre o WEP.O WPA trouxe vrias vantagens comparando-se com o WEP.Podemos citar:- a melhoria da criptografia dos dados

Utilizando um protocolo de chave temporria (TKIP), que possibilita a criao de chavespor pacotes, e possui a funo de deteco de erros utilizando um vetor de inicializao de48 bits, ao invs de 24 como no WEP, e um mecanismo de distribuio de chaves.

- a melhoria no processo de autenticao de usuriosEssa autenticao usa o padro 802.11x e o EAP (Extensible Authentication Protocol),

que por meio de um servidor de autenticao central realiza a autenticao de cada usurioantes deste ter acesso a rede.

- tecnologia aprimorada de criptografia e de autenticao de usurioCada usurio tem uma senha exclusiva, que deve ser digitada no momento da ativaodo WPA. No decorrer da sesso, a chave de criptografia ser trocada periodicamente e de

forma automtica. Assim, torna-se infinitamente mais difcil que um usurio no-autorizadoconsiga se conectar rede sem fio. A chave de criptografia dinmica uma das principaisdiferenas do WPA em relao ao WEP, que usa a mesma chave, evitando tambm anecessidade da mudana manual das chaves, como ocorre no WEP.

O WPA2 ( Wi-Fi Protected Access 2 ) , ou IEEE 802.11i, foi criado como uma evoluo doprotocolo WPA. Sua principal preocupao em relao a segurana das redes sem fio.

Ele proporcionou a implementao de um sistema mais completo e seguro que os seusantecessores, e manteve a compatibilidade com os mesmos.

Funciona utilizando um sistema de criptografia conhecido por AES ( Advanced EncriptionStandard ).



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4. Cabeamento para redes locais e WANs4.1. Camada fsica de rede local4.1.1. Ethernet

A rede Ethernet nasceu de pesquisas da Xerox e alguns anos depois ela se uniu DEC e Intel para criar em 1978 um padro para uma rede de 10 Mbps, chamado padro DIX. Em1983, com duas modificaes, o DIX se tornou o padro IEEE 802.3.

Anos mais tarde, surgiu a 3Com, fornecendo equipamentos adaptadores Ethernetdestinados a computadores pessoais. A 3Com vendeu mais de 100 milhes dessesequipamentos nos primeiros anos de existncia.

O desenvolvimento da Ethernet permanente. Novas verses surgiram como aFastEthernet (100 Mbps), a GigabitEthernet (1000 Mbps ou 1 Gbps) e a velocidades ainda maisaltas, como 10 Gbps.

Os tipos mais comuns de cabos para uma rede local Ethernet so:Tipo Cabo Distncia Mxima Observaes10Base2 Coaxial fino 185 m No usa hubs. Conector T.10Base5 Coaxial grosso 500 m Cabo original; agora obsoleto.10Base-T Par tranado 100 m Sistema mais econmico.10Base-F Fibra ptica 2000 m Melhor para longas distncias.

Comparao entre o Modelo OSI

e o Modelo IEEE 802Aplicao

Apresentao

Sesso

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

7

6

5

4

3

21

LLC

Fsica

21

MAC

OSI IEEE 802

Esse modelo, o IEEE 802, abrange as duas camadas inferiores do modelo OSI.Conforme j vimos na descrio do modelo OSI, a camada fsica tem como funo a

especificao da caractersticas mecnicas (pinagem, tipo de conector, etc.), fsicas (eltrica,eletromagntica, ptica, etc.), funcionais (funo e descrio de cada pino) e dos tipos detransmisso (analgica ou digital, sncrona ou assncrona, modulao, codificao, etc.).



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Lembrando que esta camada responsvel pela transmisso de bits atravs de vriosmeios distintos.

A camada de enlace do modelo OSI subdividida em duas camadas no modelo IEEE 802: aLLC (Logical Link Control ) e a MAC (Media Access Control )

4.1.2. Meios Ethernet, requisitos de conectores e meios de conexoA subdiviso da camada fsica consiste em:DTE (Data Terminal Equipment ) Equipamento onde terminada a conexo fsica para uma

transmisso de dados. Dependendo da funo exercida pelo equipamento, podemos dar comoexemplo roteadores ou computadores.

MAU (Medium Attachment Unit ) um dispositivo acoplado entre um DTE e o meio detransmisso de uma rede local.

PLS (Physical Signaling Sublayer ) responsvel pelo acoplamento lgico e funcional dacamada MAC com a MAU.

AUI ( Attachment Unit Interface ) interliga a MAU ao DTE (se estiverem separados).Consiste em cabos, circuitos lgicos e conectores.

PMA (Physical Medium Attachment ) a parte lgica da MAU.MDI (Medium-Dependent Interface ) a interface fsica, seja eltrica, ptica ou mecnica,

que liga o meio MAU.Quanto ao tipo de conector mais utilizados, atualmente, podemos dizer que o RJ-45.

4.1.3. Implementao de cabos UTPOs cabos UTP (Unshielded Twisted Pair) so amplamente utilizados nas redes ethernet.

Possuem 8 fios fixados a um conector RJ-45, em cada uma das suas extremidades.1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

Agora veremos as configuraes mais utilizadas para rede.

4.1.3.1. Cabo Direto ( Straight-Through )O cabo direto possui este nome devido a sua pinagem, interliga o pino 1 de uma

extremidade ao pino 1 da outra, e assim sucessivamente. Conforme figura abaixo:



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1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8

T568A

Pinagem:Extremidade A Extremidade BPino 1 Verde e Branco Pino 1 Verde e BrancoPino 2 Verde Pino 2 VerdePino 3 Laranja e Branco Pino 3 Laranja e BrancoPino 4 Azul Pino 4 AzulPino 5 Azul e Branco Pino 5 Azul e BrancoPino 6 Laranja Pino 6 LaranjaPino 7 Marrom e Branco Pino 7 Marrom e BrancoPino 8 Marrom Pino 8 Marrom

Ele utilizado para interligar os seguintes equipamentos:Roteador ao Switch ou Hub .Computador ao Switch ou Hub .

4.1.3.2. Cabo Cruzado ( Crossover)

1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8

T568B



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Pinagem:Extremidade A Extremidade B

Pino 1 Verde e Branco Pino 1 Laranja e BrancoPino 2 Verde Pino 2 LaranjaPino 3 Laranja e Branco Pino 3 Verde e BrancoPino 4 Azul Pino 4 AzulPino 5 Azul e Branco Pino 5 Azul e BrancoPino 6 Laranja Pino 6 VerdePino 7 Marrom e Branco Pino 7 Marrom e BrancoPino 8 Marrom Pino 8 Marrom

O cabo crossover utilizado para interligar os seguintes equipamentos: Roteador ao Roteador. Computador ao Computador.

Switch ao Switch.(*) Hub ao Hub.(*)(*) Para esses dispositivos existem, em alguns modelos, a opo de uma porta especial que

aceita o cabo direto.

4.1.3.3. Cabo Rollover

1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8

Rollover

Pinagem:Extremidade A Extremidade BPino 1 Verde e Branco Pino 1 MarromPino 2 Verde Pino 2 Marrom e BrancoPino 3 Laranja e Branco Pino 3 LaranjaPino 4 Azul Pino 4 Azul e BrancoPino 5 Azul e Branco Pino 5 AzulPino 6 Laranja Pino 6 Laranja e BrancoPino 7 Marrom e Branco Pino 7 VerdePino 8 Marrom Pino 8 Verde e Branco

O cabo Rollover utilizado na porta console dos dispositivos, quando queremos realizar umaconfigurao ou manuteno local no equipamento (roteadores, switches, computadores, etc.).



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4.1.4. Repetidores e HubsComo j mencionamos, esses dispositivos tem a funo de amplificar e regenerar o sinal.Atuam na camada Fsica do modelo OSI e na camada de Acesso Rede na arquitetura

TCP/IP.Geralmente, so utilizados para diminuir as restries de distncia, ocorridas pelas perdas

do meio fsico.So transparentes camada MAC.No isolam o trfego, portanto so vulnerveis colises.

4.1.5. Acesso Sem-fioA conectividade por meio de uma rede sem fio necessita de uma placa de rede sem fio e um

AP ( Access Point ), compatveis entre si.

4.1.6. Pontes ( Bridges ) e Comutadores ( Switch es)Permitem interconectar redes independentemente do meio de transmisso.Atuam na camada de Enlace do modelo OSI e na camada Acesso Rede na arquitetura

TCP/IP.Possuem a capacidade de isolar o trfego, evitando a ocorrncia de colises, criando o

conceito de domnios de coliso. Enquanto um hub possui um domnio de coliso, um switchpode criar vrios domnios de coliso, assunto que ser visto em detalhes no captulo 7.

Vantagens das bridges : Converso de formato do quadro, para tecnologias diferentes. Compatibilizao entre redes que operam com o mesmo tipo de quadro em taxas de

transmisso diferentes. Segurana entre os segmentos de rede, atravs do controle de endereos fsicos. Capacidade de prover caminhos redundantes.

Os switches recebem os quadros ( frames ) por uma porta, armazena-os, consulta a suatabela, e encaminha-os para a porta de destino.Possuem a caracterstica de diviso de banda por porta. Ao contrrio de um hub , que

compartilha a banda entre suas portas, o switch reserva uma banda para cada porta.Suas principais caractersticas so:

Tecnologia da porta: Ethernet, FastEthernet, GigabitEthernet, Token Ring, FDDI,etc.)

Caractersticas de Armazenamento ( Buffers ): Para operar com taxas de transmissodistintas, o switch necessita realizar o armazenamento temporrios dos dados.

Mtodos de encaminhamento de pacotes: O Store-and-forward e o Cut-through sodois exemplos. No mtodo Store-and-forward todo quadro armazenado e analisada a integridade do dado, se correto realizada a consulta tabela de

endereos MAC ( MAC address table ) para determinar a porta de destino. No caso deerro, o quadro descartado. No mtodo Cut-through a consulta tabela iniciadano recebimento do quadro e o envio imediato. O que pode causar o envio dequadros com erros, e retransmisses pela camada de transporte.

Arquitetura de Backplane : Pelo barramento central do switch (Backplane ) trafegamos dados provenientes das portas. Para controlar esse trfego existem dois mtodos:o Round-robin (varredura seqencial das portas) e o de Prioridade.

4.1.7. Conectividade do Host Host o nome que damos ao computador, seja ele uma estao de trabalho ou um

servidor. Para estabelecermos a conectividade de um host a uma rede necessitamos que omesmo possua uma interface de rede, seja por cabo ou wireless, dependendo da estrutura da



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rede a qual se quer conectar. A interligao de um host com um switch ou um hub feita pormeio de um cabo direto ( Straight-Through ).

4.1.8. Comunicao Ponto-a-Ponto e Cliente/ServidorA comunicao ponto-a-ponto ( peer-to-peer ) realizada por intermdio de cabos crossover ,

seja host -a- host ou roteador-a-roteador.A estrutura Cliente/Servidor consiste em que um host que possui aplicaes capazes de

fornecer servios, servir (o servidor) enquanto o outro host (o cliente) se conecta ao servidor,acessa e faz uso desses servios. Exemplo: HTTP (para acesso a pginas Web), FTP (paratransferncia de arquivos), DNS (para resoluo de nomes da Internet), SMTP/POP3 (paraacesso aos e-mails ), etc..

4.2. Cabeamento de WANs4.2.1. Camada fsica de WAN

A camada fsica utilizada em uma WAN possui uma gama muito grande de possibilidades.Temos vrios tipos de redes WAN, disponibilizadas comercialmente pelas operadoras detelecomunicaes.

As tecnologias mais conhecidas so: Frame-Relay, ATM, SDH, RDSI ( ISDN ), ADSL e CableTV.

Portanto, para decidirmos qual meio fsico ser utilizado deveremos antes decidir qualtecnologia a mais adequada para a empresa e o servio que ser prestado por meio dela.

Dentre os cabeament

Documents

Apostila de Redes de Com Put Adores v20090625