Emanuel Pires Nº4 Cef oi ICAR. Como vimos no início deste capítulo, temos uma divisão entre...
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Padrões e Arquitecturas de rede Emanuel Pires Nº4 Cef oi ICAR
Emanuel Pires Nº4 Cef oi ICAR. Como vimos no início deste capítulo, temos uma divisão entre topologias físicas de rede (a forma como os micros são interligados)
Como vimos no incio deste captulo, temos uma diviso entre
topologias fsicas de rede (a forma como os micros so interligados)
e as topologias lgicas (a forma como os dados so transmitidos).
Quanto topologia fsica, temos topologias de barramento, onde usamos
um nico cabo coaxial para interligar todos os micros, e topologias
de estrela, onde usamos cabos de par tranado e um hub. As redes com
topologia de estrela so as mais usadas actualmente, pois nelas a
soluo de problemas muito mais simples. Se uma estao no funciona,
temos o problema isolado prpria estao. Basta ento verificar se a
estao est correctamente configurada e se a placa de rede est
funcionando, se o cabo que liga o micro ao hub est intacto, no
existe mau contacto e se a porta do hub qual o micro est conectado
est funcionando.
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As nicas vantagens da topologia de barramento fsico residem no
custo, j que geralmente usamos menos cabo para interligar os micros
e no precisamos de um hub. As desvantagens por sua vez so muitas:
como um nico cabo interliga todos os micros, uma nica estao com
problemas ser capaz de derrubar toda a rede. A soluo de problemas
tambm mais difcil, pois voc ter que examinar micro por micro at
descobrir qual est derrubando a rede. A possibilidade de mau
contacto nos cabos tambm maior, e novamente, um nico encaixe com
mau contacto pode derrubar toda a rede (e l vai voc novamente
verificar micro por micro...). Finalmente, usando cabo coaxial, sua
rede ficar limitada a 10 mbps, enquanto usando cabos de par tranado
categoria 5 numa topologia de estrela, podemos chegar a 100
mbps.
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Por causa destas desvantagens, a topologia de barramento pode
ser utilizvel em redes de no mximo 5 ou 10 micros, acima disto voc
deve considerar apenas a topologia de estrela. Caso voc no se
importe de gastar alguns reais a mais num hub, aconselhvel j comear
logo com uma rede com cabos de par tranado, que lhe dar menos dor
de cabea mais tarde. Citei no incio a topologia fsica de anel, onde
um nico cabo interligaria todos os micros e voltaria ao primeiro
formando um anel. Esta topologia porm apenas uma teoria, j que o
cabeamento seria muito mais difcil e no teria vantagens sobre as
redes em barramento e estrela.
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A topologia lgica da rede, determina como os dados so
transmitidos atravs da rede. No existe necessariamente uma ligao
entre a topologia fsica e lgica; podemos ter uma estrela fsica e um
barramento lgico, por exemplo. Existem trs topologias lgicas de
rede: Ethernet, Token Ring e Arcnet. Como a topologia lgica
determina directamente o modo de funcionamento da placa de rede,
esta ser especfica para um tipo de rede. No possvel usar placas
Token Ring em Redes Ethernet, ou placas Ethernet em Redes Arcnet,
por exemplo.
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As placas de rede Ethernet so de longe as mais utilizadas
actualmente, sobretudo em redes pequenas e mdias e provavelmente a
nica arquitectura de rede com a qual voc ir trabalhar. Numa rede
Ethernet, temos uma topologia lgica de barramento. Isto significa
que quando uma estao precisar transmitir dados, ela irradiar o
sinal para toda a rede. Todas as demais estaes ouviro a transmisso,
mas apenas a placa de rede que tiver o endereo indicado no pacote
de dados receber os dados. As demais estaes simplesmente ignoraro a
transmisso. Mais uma vez vale lembrar que apesar de utilizar uma
topologia lgica de barramento, as redes Ethernet podem utilizar
topologias fsicas de estrela ou de barramento.
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Todos os dados transmitidos atravs da rede, so divididos em
pacotes. Em redes Ethernet, cada pacote pode ter at 1550 bytes de
dados. A estao emissora escuta o cabo, transmite um pacote, escuta
o cabo novamente, transmite outro pacote e assim por diante. A
estao receptora por sua vez, vai juntando os pacotes at ter o
arquivo completo. O uso de pacotes evita que uma nica estao
monopolize a rede por muito tempo, e torna mais fcil a correco de
erros. Se por acaso um pacote chegar corrompido, devido a
interferncias no cabo, ou qualquer outro motivo, ser solicitada uma
retransmisso do pacote. Quanto pior for a qualidade do cabo e maior
for o nvel de interferncias, mais pacotes chegaro corrompidos e
tero que ser retransmitidos e, consequentemente, pior ser o
desempenho da rede. Os pacotes Ethernet so divididos em 7
partes:
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O prembulo serve para coordenar o envio dos demais dados do
pacote, servindo como um sinal de sincronismo. O byte de incio
avisa as estaes recebedoras que a transmisso ir comear (at aqui
todas as estaes da rede esto lendo o pacote). O endereo de destino
indica a qual estao o pacote est endereado. Apenas a placa de rede
que possuir o endereo indicado ir ler o restante do pacote, as
demais ignoraro o restante da transmisso. O endereo de origem
indica qual estao est enviando os dados. Antes de comear o envio
dos dados em si, temos mais um campo de 16 bits (2 bytes) que
indica o tipo de dados que ser transmitido, alguns dos atributos
so: imagem, texto ASCII e binrio. Finalmente temos enviados os
dados, sendo que cada pacote pode conter at 1550 bytes de dados.
Caso o arquivo seja maior que isso, ser dividido em vrios pacotes.
Finalizando o pacote temos mais 32 bits de verificao que servem
para a estao receptora verificar se os dados do pacote chegaram
intactos, atravs de um processo de paridade. Caso o pacote chegue
corrompido ser solicitada sua retransmisso.
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Para activar o modo full duplex da placa, voc precisa apenas
aceder as propriedades da conexo de rede e clicar em configurar
para abrir a janela de opes da placa de rede. Voc encontrar a opo
de activar o Full-Duplex na sesso Avanado.
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Mas, existe uma pequena regra para activar o full duplex. Numa
rede de 10 megabits 10Base-T ou de 100 megabits 100Base-TX, os dois
padres mais comuns, voc s pode usar o modo full duplex se estiver
usando um cabo cross over, apenas entre dois micros, ou ento se
estiver usando um switch. As duas arquitecturas utilizam apenas
dois pares dos 4 do cabo de par tranado. Um par transmite dados e o
outro transmite as notificaes de colises de pacotes. No full duplex
so utilizados os dois pares, um para enviar e outro para receber,
por isso no existe mais a deteco de coliso de pacotes. Se voc
activar o full duplex com mais de 2 PCs por segmento de rede
(usando um hub) o desempenho da rede vai diminuir ao invs de
aumentar, pois o nmero de colises de pacotes vai aumentar muito e
as placas sero obrigadas a fazer muitas retransmisses.
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Mas, no existe um ganho de desempenho muito grande ao usar o
full duplex ao invs do half-duplex (ou semi-duplex), pois s haver
ganho quando as duas estaes precisarem transmitir grandes
quantidades de dados ao mesmo tempo. O cenrio mais comum uma das
estaes transmitindo dados e a outra apenas confirmando o
recebimento dos pacotes, onde o modo full-duplex no faz diferena.
As placas 10Base-2, as antigas, que utilizam cabo coaxial, no
suportam full duplex. Isso uma exclusividade das placas que
utilizam par tranado ou fibra ptica. As redes gigabit-over-cooper,
que tambm utilizam cabos de par tranado suportam um modo full
duplex, que tambm pode ser activado apenas ao ligar directamente
dois PCs ou utilizar um switch.
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Genericamente falando, existem dois tipos de rede, chamadas LAN
e WAN. A diferena que enquanto uma LAN (local area network, ou rede
local) uma rede que une os micros de um escritrio, prdio, ou mesmo
um conjunto de prdios prximos, usando cabos ou ondas de rdio, uma
WAN (wide area network, ou rede de longa distncia) interliga micros
situados em cidades, pases ou mesmo continentes diferentes, usando
links de fibra ptica, microondas ou mesmo satlites. Geralmente uma
WAN formada por vrias LANs interligadas: as vrias filiais de uma
grande empresa por exemplo.
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O primeiro componente de uma rede justamente a placa de rede.
Alm de funcionar como um meio de comunicao, a placa de rede
desempenha vrias funes essenciais, como a verificao da integridade
dos dados recebidos e a correco de erros. A placa de rede dever ser
escolhida de acordo com a arquitectura de rede escolhida (Ethernet
ou Token Ring) e tambm de acordo com o tipo de cabo que ser usado.
Actualmente, as placas mais comuns so as placas Ethernet 10/100,
que utilizam cabos de par tranado e vem em verso PCI: Placa de rede
Fast Ethernet
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Para haver comunicao entre as placas de rede necessrio algum
meio fsico de comunicao. Apesar dos cabos de cobre serem de longe
os mais utilizados, podemos tambm usar fibra ptica ou mesmo ondas
de rdio. Em matria de cabos, os mais utilizados so os cabos de par
tranado, cabos coaxiais e cabos de fibra ptica. Cada categoria tem
suas prprias vantagens e limitaes, sendo mais adequado para um tipo
especfico de rede. Os cabos coaxiais permitem que os dados sejam
transmitidos atravs de uma distncia maior que a permitida pelos
cabos de par tranado sem blindagem (UTP), mas por outro, lado no so
to flexveis e so mais caros que eles. Os cabos de fibra ptica
permitem transmisses de dados a velocidades muito maiores e so
completamente imunes a qualquer tipo de interferncia
electromagntica, porm, so muito mais caros e difceis de instalar,
demandando equipamentos mais caros e mo-de-obra mais especializada.
Apesar da alta velocidade de transferncia, as fibras ainda no so
uma boa opo para pequenas redes devido ao custo. Cabo de par
tranado e cabo coaxial
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Temos em seguida, a topologia da rede, ou seja, de que forma os
micros so interligados. Como quase tudo em computao, temos aqui uma
diviso entre topologias fsicas e topologias lgicas. A topologia
fsica a maneira como os cabos conectam fisicamente os micros. A
topologia lgica, por sua vez, a maneira como os sinais viajam
atravs dos cabos e placas de rede. As redes Ethernet, por exemplo,
usam uma topologia lgica de barramento, mas podem usar topologias
fsicas de estrela ou de barramento. As redes Token Ring, por sua
vez, usam uma topologia lgica de anel, mas usam topologia fsica de
estrela. No se preocupe pois vamos ver tudo com detalhes mais
adiante.
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Temos trs tipos de topologia fsica, conhecidas como topologia
de barramento, de estrela e de anel. A topologia de barramento a
mais simples das trs, pois nela um PC ligado ao outro, usando cabos
coaxiais. Na topologia de estrela, os micros no so ligados entre
si, mas sim a um hub, usando cabos de par tranado. O Hub permite
que todos os micros conectados se vejam mutuamente. Finalmente
temos a topologia de anel, onde apenas um cabo passa por todos os
micros e volta ao primeiro, formando um anel fechado. A topologia
de anel fsico praticamente apenas uma teoria, pois seria complicado
e problemtico demais montar uma rede deste tipo na prtica. Sempre
que ouvir falar em uma rede com topologia de anel, pode ter certeza
que na verdade se trata de uma rede Token Ring, que usa uma
topologia de anel lgico, mas que ao mesmo tempo usa topologia fsica
de estrela.
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Ethernet, Token Ring e Arcnet so trs arquitecturas de rede
diferentes, que exigem placas de rede diferentes, e possuem
exigncias diferentes a nvel de cabeamento, que iremos examinar mais
adiante. Uma arquitectura de rede define como os sinais iro viajar
atravs da rede. Todo o trabalho feito de maneira transparente pela
placa de rede, que funciona de maneira diferente de acordo com a
arquitectura para a qual tenha sido construda. Por isso, existem
tanto placas de rede padro Ethernet, quanto padro Token Ring e
Arcnet. Uma vez que decida qual arquitectura de rede ir utilizar,
voc ter que usar apenas placas compatveis com a arquitectura: 30
placas Ethernet para os 30 micros da rede, por exemplo. Claro que
actualmente as redes Ethernet so de longe as mais usadas, mas nem
por isso vamos deixar de conhecer as opes.
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Cabos e placas de rede servem para estabelecer uma ligao fsica
entre os micros, a fim de permitir a transmisso de dados. Os
protocolos, por sua vez, constituem um conjunto de padres usados
para permitir que os micros falem a mesma lngua e possam se
entender. Os protocolos mais usados actualmente so o TPC/IP
(protocolo padro na Internet), NetBEUI e IPX/SPX. Podemos fazer uma
analogia com o sistema telefnico: veja que as linhas, centrais,
aparelhos, etc. servem para criar uma ligao que permite a
transmisso de voz. Mas, para que duas pessoas possam se comunicar
usando o telefone, existem vrios padres. Por exemplo, para falar
com um amigo voc discar seu nmero, ele atender e dir al para
mostrar que est na linha. Vocs se comunicaro usando a lngua
Portuguesa, que tambm um conjunto de cdigos e convenes e,
finalmente, quando quiser terminar a conversa, voc ir despedir-se e
desligar o telefone. Os protocolos de rede tm a mesma funo:
permitir que um pacote de dados realmente chegue ao micro destino,
e que os dados sejam inteligveis para ele. Para existir comunicao,
preciso que todos os micros da rede utilizem o mesmo protocolo (voc
nunca conseguiria comunicar-se com algum que falasse Chins, caso
conhecesse apenas o Portugus, por exemplo).
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possvel instalar vrios protocolos no mesmo micro, para que ele
torne-se um poliglota e possa se entender com micros usurios de
vrios protocolos diferentes. Se voc usa o protocolo NetBEUI em sua
rede, mas precisa que um dos micros aceda a Internet (onde e
utilizado o protocolo TCP/IP), basta instalar nele os dois
protocolos. Assim ele usar o TCP/IP para aceder a Internet e o
NetBEUI para comunicar-se com os outros micros da rede. Dentro do
Windows 98, voc pode instalar e desinstalar protocolos atravs do
cone redes no painel de controlo. Existe apenas um pequeno problema
em usar vrios perifricos no mesmo micro que uma pequena perda de
desempenho, j que ele ter de lidar com mais solicitaes simultneas,
por isso recomendvel manter instalados apenas os protocolos que
forem ser usados. De qualquer forma, conforme os PCs vem
tornando-se mais rpidos, esta queda vem tornando-se cada vez menos
perceptvel.
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Tudo que compartilhado atravs da rede, seja um arquivo, um
CD-ROM, disco rgido ou impressora, chamado de recurso. O micro que
disponibiliza o recurso chamado de servidor ou host, enquanto os
micros que usam tal recurso so chamados de clientes, ou guests.
Talvez o tipo mais conhecido (e mais obsoleto) de rede
cliente-servidor, sejam as antigas redes baseadas em mainframes e
terminais burros, onde todo o processamento era feito no servidor,
enquanto os terminais funcionavam apenas como interfaces de entrada
e sada de dados. Num conceito mais moderno, existem vrios tipos de
servidores: servidores de disco (que disponibilizam seu disco rgido
para ser usado por estaes sem disco rgido, mas com poder de
processamento), servidores de arquivos (que centralizam e
disponibilizam arquivos que podem ser acedidos por outros micros da
rede), servidores de fax (que cuidam da emisso e recepo de faxes
atravs da rede), servidores de impresso (que disponibilizam uma
impressora) e assim por diante. Dependendo do seu poder de
processamento e de como estiver configurado, um nico micro pode
acumular vrias funes, servindo arquivos e impressoras ao mesmo
tempo, por exemplo.
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Existem tambm servidores dedicados e servidores no- dedicados.
A diferena que enquanto um servidor dedicado um micro reservado, um
servidor no dedicado um micro qualquer, que usado normalmente, mas
que ao mesmo tempo disponibiliza algum recurso. Se voc tem 5 micros
numa rede, todos so usados por algum, mas um deles compartilha uma
impressora e outro disponibiliza arquivos, temos dois servidores no
dedicados, respectivamente de impresso e de arquivos. Outro vocbulo
bastante usado no ambiente de redes o termo estao de trabalho.
Qualquer micro conectado rede, e que tenha acesso aos recursos
compartilhados por outros micros da rede, recebe o nome de estao de
trabalho. Voc tambm ouvir muito o termo n de rede. Um n qualquer
aparelho conectado rede, seja um micro, uma impressora de rede, um
servidor ou qualquer outra coisa que tenha um endereo na rede
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Finalmente chegamos ao ltimo componente da rede, o NOS, ou
Network Operational System. Qualquer sistema operacional que possa
ser usado numa rede, ou seja, que oferea suporte s redes pode ser
chamado de NOS. Temos nesta lista o Windows 3.11 for Workgroups, o
Windows 95/98, Windows NT, Windows 2000, Novell Netware, Linux,
Solaris, entre vrios outros. Cada sistema possui seus prprios
recursos e limitaes, sendo mais adequado para um tipo especfico de
rede. Hoje em dia, os sistemas mais usados como servidores
domsticos ou em pequenas empresas so o Windows 2000 Server (ou NT
Server) e o Linux, que vem ganhando espao. O mais interessante que
possvel misturar PCs rodando os dois sistemas na mesma rede, usando
o Samba, um software que acompanha a maior parte das distribuies do
Linux que permite que tanto uma mquina Linux aceda a impressoras ou
arquivos de um servidor Windows, quanto que um servidor Linux
substitua um servidor Windows, disponibilizando arquivos e
impressoras para clientes rodando Windows.