Hardware de redes - cpatelecom.com.br · Podemos encontrar três tipos de cabos Ethernet: Par trançado (Twisted Pair ... Os hubs e outros tipos de concentradores possuem em geral

Capítulo 2

Hardware de redesUma rede é formada por componentes de hardware e de software. Entre oscomponentes de hardware estão os computadores e seus periféricos, os cabos, asplacas de interface, os hubs e demais concentradores. Existem ainda os componentesde software, que são os sistemas operacionais, os aplicativos e utilitários de rede, osprotocolos de comunicação, serviços e clientes. Neste capítulo apresentaremos osprincipais componentes de hardware, e no próximo, os componentes de software.

Os componentes de software de uma rede são independentes dos componentes dehardware. Por exemplo, as mesmas placas de rede, cabos e hubs que formam umarede ponto-a-ponto (por exemplo, usando um servidor com Windows 9x/ME) podemser usados para montar uma rede cliente-servidor (por exemplo, usando um servidorcom o Windows 2000 Server). Portanto uma mesma infra-estrutura de hardwarepoderá ser usada para diferentes softwares de rede.

Cabos e conectoresA maioria das redes de microcomputadores utilizam cabos e placas tipo Ethernet.Para quem toma contato com este termo pela primeira vez, cuidado. Não confundaEthernet com Internet. A Internet é a rede mundial de computadores. Ethernet é umpadrão elétrico usado na comunicação entre os dispositivos de uma rede local.Podemos encontrar três tipos de cabos Ethernet:

Par trançado (Twisted Pair - 10BaseT, 100BaseT) Coaxial fino (Thin Ethernet - 10Base2) Coaxial grosso (Thick Ethernet - 10Base5)

Desses três tipos, o mais usado atualmente é o par trançado. É usado empraticamente todas as redes modernas, desde pequeno até grande porte. Portanto aoimplantar uma nova rede será preciso adquirir placas de rede, cabos e outrosequipamentos compatíveis com o par trançado.

Os cabos coaxiais são bastante parecidos com os usados por antenas de TV. Estetipo de cabo caiu em desuso desde meados da década de 1990, entretanto você pode

GABRIELA

CPA

1-2 Como montar e configurar sua rede de PCs

precisar trabalhar com eles se estiver fazendo manutenção ou expansões em umarede antiga.

Os conectores existentes nas placas de rede, usados com cada um desses tipos decabos são chamados de:

BNC - Para Thin EthernetAUI - Para Thick EthernetRJ-45 - Para Twisted Pair

Figura 1Conectores RJ-45 nocabo e na placa derede.

Todas as placas de rede modernas possuem um conector RJ-45, como a mostrada nafigura 1. A figura mostra também o conector RJ-45 macho, na ponta do cabo derede. Existem placas um pouco mais antigas que possuem um conector BNC. Outraspossuem conectores BNC e RJ-45, como no exemplo da figura 2.

Figura 2Placa de rede comconectores RJ-45 (paracabo de par trançado) eBNC (para cabo coaxialfino).

Normalmente as placas de rede possuem dois LEDs indicadores de status:

Capítulo 2 –Hardware de redes 2-3

LINK: Indica que a placa está corretamente conectada ao seu hub, através do cabode rede. Este LED ficará apagado quando existir algum problema no cabo, como ummau contato, por exemplo.

ACTIVITY: Indica que existe atividade em andamento na placa, que pode estartransmitindo ou recebendo dados.

Cabos 10Base2Este é outro nome para designar cabos Thin Ethernet. Também é comum chamareste cabo de RG-58. Seus conectores são do tipo BNC.

A figura 3 mostra os componentes utilizados nas conexões com cabos Thin Ethernet.Os conectores ”T” são acoplados ao conector BNC da placa de rede, e nele sãoconectados os cabos que ligam o PC aos seus vizinhos. O terminador deve ser ligadono último conector “T” da cadeia.

Figura 3Conector BNC, T e Terminador.

O cabo Thin Ethernet deve formar uma linha que vai do primeiro ao último PC darede, sem formar desvios. Não é possível portanto formar configurações nas quais ocabo forma um “Y”, ou que usem qualquer tipo de derivação. Todas as ligaçõesdevem ter o aspecto da figura 4. Apenas o primeiro e o último PCs do cabo devemutilizar o terminador BNC. No exemplo desta figura, os são ligados por duas seçõesde cabos. Em cada um deles, são usados conectores “T” para permitir as conexõesnas placas. O PC #2 liga-se aos outros dois através de duas seções de cabo Ethernet.Os PCs numerados como #1 e #3, localizados nas extremidades, possuemterminadores BNC.


Figura 4Ligação de cabos ThinEthernet.

Na figura 5 vemos o detalhe da conexão dos cabos na placa de rede. O conector T éligado a placa, e nele são feitas as ligações com os cabos que ligam o computadoraos outros dois elementos da cadeia. Vemos ainda na figura a conexão existente noscomputadores da extremidade da cadeia, nos quais existem terminadores.

Figura 5Conexões de cabosThin Ethernet na placade rede usandoconectores “T” etermiandores.

Mais uma vez lembramos que o uso de cabos Thin Ethernet caiu em desuso. Vocênão irá usá-los em redes novas, mas poderá precisar dar manutenção em redesantigas baseadas neste tipo de cabo.

Redes formadas por cabos Thin Ethernet são de implementação um poucocomplicada. É preciso adquirir ou construir cabos com medidas de acordo com alocalização física dos PCs. Se um dos PCs for reinstalado em outro local é precisoutilizar novos cabos, de acordo com as novas distâncias entre os PCs. Pode serpreciso alterar duas ou mais seções de cabo de acordo com a nova localização doscomputadores. Além disso, os cabos coaxiais são mais caros que os do tipo partrançado. Apesar dessas desvantagens, os cabos Thin Ethernet apresentam umatrativo. Não necessitam do uso de hubs, equipamentos que são necessários quandoconectamos três ou mais computadores através de par trançado.

Mesmo com a vantagem de dispensar hubs, o cabo coaxial caiu em desuso devido àssuas desvantagens: custo elevado, instalação mais difícil e mais fragilidade. Sealgum distraído retirar o terminador do cabo, toda a rede sai do ar.

Cabos 10Base5


Este é o outro nome usado pelos cabos Thick Ethernet. O conector encontrado naplaca de rede é chamado AUI (Attachment Unit Interface). Este conector não éentretanto ligado diretamente ao cabo da rede. Sua ligação é feita de um caboadicional (AUI drop cable). Este cabo é finalmente ligado à rede, através de umdispositivo chamado transceiver.

Os cabos Thick Ethernet são muito raros. Caíram em desuso no início da década de1990, e você praticamente não os encontrará, mesmo em redes mais antigas, já quena maioria das instalações de rede os equipamentos já foram atualizados. Neste tipode cabeamento, o conector AUI de 15 pinos da placa de rede é ligado através de umcabo a um dispositivo chamado MAU (media attachment unit, ou media access unit,ou multistation access unit). Este dispositivo tem principal função, transmitir ereceber da rede os sinais gerados e recebidos pelo conector AUI. Por isso é tambémchamado de transceiver. As demais portas da placa de rede (ligadas aos conectoresRJ-45 e BNC) possuem transceivers embutidos na própria placa (onboard). A portaAUI necessita de um transceiver externo para que opere com maior corrente epermita usar cabos mais longos.

Cada MAU por sua vez é fixado ao cabo da rede propriamente dito. As seções destecabo formam uma cadeia, de forma similar à formada por cabos Thin Ethernet. Sãousados terminadores nas extremidades.

Figura 6Conexões com cabos10Base5.

Na figura 7 vemos a ligação entre o conector AUI e da placa de rede e o MAU.Observe que a placa de rede deste exemplo possui além do conector AUI, conectoresBNC e RJ-45. Esta característica é comum nas placas de rede que possuem conectorAUI.


Figura 7Ligação no conector AUI.

Par trançado 100BaseTTambém chamado UTP (Unshielded Twisted Pair – par trançado não blindado).Neste cabo existem quatro pares de fios. Os dois fios que formam cada par sãotrançados entre si. É o tipo de cabo mais barato usado em redes, e é usado empraticamente todas as instalações modernas.

O par trançado é o meio físico mais utilizado nas redes modernas, apesar do custoadicional decorrente da utilização de hubs e outros concentradores. O custo do caboé mais baixo, e a instalação é mais simples. Basta ligar cada um dos computadoresao hub. Cada computador utiliza um cabo com conectores RJ-45 em suasextremidades. As conexões são simples porque são independentes. Para adicionarum novo computador à rede, basta fazer a sua ligação ao hub, sem a necessidade deremanejar cabos de outros computadores.

Figura 8Conectores RJ-45.

A figura 8 mostra um conector RJ-45 na extremidade de um cabo de par trançado.Para quem vai utilizar apenas alguns poucos cabos, vale a pena comprá-los prontos.Muitas lojas montam esses cabos sob medida. Para quem vai precisar de muitoscabos, ou para quem vai trabalhar com instalação e manutenção de redes, vale a penater os recursos necessários para construir cabos. Devem ser comprados os conectores


RJ-45, algumas um rolo de cabo, um alicate para fixação do conector e um testadorde cabos. Não vale a pena economizar comprando conectores e cabos baratos,comprometendo a confiabilidade. Entre as melhores marcas de conectores citamos aAMP, e entre as melhores marcas de cabos de rede citamos os da Furukawa.

A figura 9 mostra em detalhes os conectores RJ-45, bem como a numeração dos seuscontatos.

Figura 9Conectores RJ-45.

Apesar do conector RJ-45 ter oito fios, as conexões por rede Ethernet usam apenasquatro fios. Entre os fios de números 1 e 2 a placa envia o sinal de transmissão dedados, e entre os fios de números 3 e 6 a placa recebe os dados.

Figura 10Testadores de cabos.


Para quem faz instalações de redes com freqüência, é conveniente adquirir testadoresde cabos, como os que vemos na figura 10. Lojas especializadas em equipamentospara redes fornecem cabos, conectores, o alicate e os testadores de cabos, além devários outros equipamentos. Os testadores da figura 10 formam uma dupla, e sãovendidos juntos. Para testar um cabo, conectamos em cada um dos testadores, umaextremidade do cabo. Pressionamos o botão ON/OFF e observamos os LEDsindicados no testador menor. Os quatro LEDs deverão acender seqüencialmente,indicando que cada um dos quatro pares está firme e com contato perfeito.

Figura 11Um hub.

A figura 11 mostra um hub, um dos tipos de equipamento que ligam oscomputadores em redes que utilizam par trançado. Existem hubs padrão Ethernet (10Mbits/s) e Fast Ethernet (100 Mbits/s). Existem ainda os modelos duais, quepermitem conexões com velocidades diferentes na mesma rede (10 Mbits/s e 100Mbits/s). Podemos encontrar hubs com conexões para 4, 6, 8, 12, 16, 24 ou 32computadores.

Os hubs e outros tipos de concentradores possuem em geral uma porta adicionalchamada Uplink. Esta porta é usada para conectar os hubs (ou outrosconcentradores) entre si. Observe na figura 11 que a porta 8 tem uma indicada umaligação com a porta adicional, que é o Uplink. Na verdade o Uplink é uma repetiçãodesta porta (no nosso exemplo, da porta 8). Não é permitido fazer conexõessimultâneas em ambas as portas. No hub do nosso exemplo, se a porta Uplink forusada, a porta 8 deve ficar sem conexão. Mais adiante mostraremos como são feitasas ligações com o uso da porta Uplink.


Figura 12Detalhe da conexão dos cabosno hub.

Se você precisa implementar uma rede em que alguns computadores utilizam placasde 10 Mbits/s (computadores antigos) e outros utilizam placas de 100 Mbits/s, tomecuidado com o tipo de hub que vai adquirir. Existem modelos mais simples que, aodetectarem que existe pelo menos uma placa operando a 10 Mbits/s, obrigam todasas placas de 100 Mbits/s a reduzirem sua velocidade para 10 Mbits/s. Existemmodelos de melhor qualidade que dividem as conexões em dois barramentos, umpara cada velocidade. Desta forma, dois computadores equipados com placas de 100Mbits/s poderão trocar dados nesta velocidade. Apenas quando um doscomputadores envolvidos na comunicação utiliza placa de 10 Mbits/s estavelocidade será utilizada.

Montagem de cabosPara montar cabos de rede com par trançado e conectores RJ-45, é preciso utilizarum alicate apropriado, como o que vemos na figura 13. Este alicate é encontrado emlojas especializadas em acessórios para redes, e é normalmente chamado de alicatecrimpador.


Figura 13Alicate para fixação deconectores RJ-45.

Este alicate é mostrado em detalhes na figura 14. Possui duas lâminas e uma fendapara o conector. A lâmina indicada com (1) é usada para cortar o fio. A lâmina 2serve para desencapar a extremidade do cabo, deixando os quatro pares expostos. Afenda central serve para prender o cabo no conector.

Figura 14O alicate em detalhes.

(1): Lâmina para cortedo fio(2): Lâmina paradesencapar o fio(3): Fenda para crimparo conector

São as seguintes as etapas da montagem do cabo:

1) Use a lâmina (1) para cortar o cabo no tamanho necessário

2) Use a lâmina (2) para desencapar o cabo, retirando cerca de 2 cm da capaplástica. É preciso alguma prática para fazer a operação corretamente. A lâmina devecortar superficialmente a capa plástica, porém sem atingir os fios. Depois de fazer


um leve corte, puxe o cabo para que a parte plástica seja retirada. A operação émostrada na figura 15.

Figura 15Desencapando a extremidade docabo.

3) Você identificará quatro pares de fios:

a) Verde / Branco-verdeb) Laranja / Branco-laranjac) Azul / Branco-azuld) Marrom / Branco-marrom

OBS.: Branco-verde significa “fio branco com listras verdes”. Em alguns cabos este fio éverde claro, ao invés de branco listrado de verde. O mesmo se aplica aos outros três pares,com as respectivas cores.

4) Procure separar os pares na ordem indicada no item 3. O par laranja / branco-laranja deverá ser desmembrado. O fio branco-laranja ficará depois do parverde/branco-verde. Depois virá o par azul/branco-azul. Depois virá o fio laranja, efinalmente o par marrom/branco-marrom. Desenrole agora os pares e coloque os fiosna seguinte ordem, da esquerda para a direita:

Branco-verdeVerdeBranco-laranjaAzulBranco-azulLaranjaBranco-marromMarrom


Figura 16Colocando os fios naordem correta.

5) Use a lâmina (1) do alicate para aparar as extremidades dos 8 fios, de modo quefiquem todos com o mesmo comprimento. O comprimento total da partedesencapada deverá ser de cerca de 1,5 cm.

6) Introduza cuidadosamente os 8 fios dentro do conector RJ-45 como mostra afigura 17. Cada um dos oito fios deve entrar totalmente no conector. Observe aindana figura 17, o ponto até onde deve chegar a capa plástica externa do cabo. Depoisde fazer o encaixe, confira se os 8 fios estão na ordem correta.

Figura 17Encaixando o cabo noconector RJ-45.

7) Agora falta apenas “crimpar” o conector. Introduza o conector na fendaapropriada existente no alicate e aperte-o. Nesta operação duas coisas acontecerão.Os oito contatos metálicos existente no conector irão “morder” os 8 fioscorrespondentes, fazendo os contatos elétricos. Ao mesmo tempo, uma parte doconector irá prender com força a parte do cabo que está com a capa plástica externa.O cabo ficará definitivamente fixo no conector. Finalmente use o testador de cabospara verificar se o mesmo está em perfeitas condições.

Testando o cabo Testar um cabo é relativamente fácil utilizando os testadores disponíveis nomercado. Normalmente esses testadores são compostos de duas unidadesindependentes. A vantagem disso é que o cabo pode ser testado no próprio localonde fica instalado, muitas vezes com as extremidades localizadas em recintos


diferentes. Chamemos os dois componentes do nosso kit de testador e terminador.Uma das extremidades do cabo deve ser ligada ao testador, no qual pressionamos obotão ON/OFF. O terminador deve ser levado até o local onde está a outraextremidade do cabo, e nele encaixamos o outro conector RJ-45.

Figura 18Testando um cabo com doisconectores RJ-45.

Uma vez estando pressionado o botão ON/OFF no testador, um LED irá piscar. Noterminador, quatro LEDs piscarão em seqüência, indicando que cada um dos quatropares está corretamente ligado. Observe que este testador não é capaz de distinguirligações erradas quando são feitas de forma idêntica nas duas extremidades. Porexemplo, se os fios azul e verde forem ligados em posições invertidas em ambas asextremidades do cabo, o terminador apresentará os LEDs piscando na seqüêncianormal. Cabe ao usuário ou técnico que monta o cabo, conferir se os fios em cadaconector estão ligados nas posições corretas.

Montagem e teste de conectores RJ-45 fêmea na paredeAo montar uma rede em uma pequena sala, os cabos são muitas vezes passados aolongo da parede, fixados no rodapé. Muitas vezes os cabos vão de uma sala a outra,totalmente à vista. Apesar do aspecto deste tipo de instalação ser ruim, funcionabem. Apenas devemos evitar passar cabos de rede próximos à fiação da rede elétrica.As instalações são entretanto mais organizadas quando os cabos de rede passamdentro de conduítes próprios, por dentro das paredes. Nunca passe cabos de rede porconduítes que já sejam usados pela fiação da rede elétrica. Esses conduítes sãoinstalados na parede durante uma obra anterior à instalação da rede e doscomputadores. É preciso quebrar a parede, passar os conduítes e instalar as caixas detomadas, cimentar, fazer o acabamento e pintar.


Figura 19Tomada de rede embutida naparede.

Existem alternativas para este tipo de instalação. Em muitas empresas é usado um“piso falso”. Basta levantar as placas e passar os cabos sob o piso. Se não for o caso,podemos deixar o cabeamento de rede externo mas usar canaletas para proteger oscabos e dar um acabamento melhor. Nos pontos onde serão feitas as conexões,usamos caixas externas com tomadas de rede.

Figura 20Tomadas de rede em caixasexternas.

Tanto na tomada embutida como na externa (figuras 19 e 20) encontramosconectores RJ-45 fêmea. O cabo da rede deve ser ligado internamente a esses


conectores e fixado com a ajuda de uma ferramenta de inserção apropriada. Nafigura 21 emos o aspecto do interior do conector RJ-45 fêmea.

OBS.: O conector RJ-45 macho também é chamado de plug RJ-45. O conector RJ-45 fêmeatambém é chamado de jack RJ-45.

Figura 21Detalhes de conectores RJ-45fêmea.

Na figura 22 vemos a ferramenta usada na fixação do cabo neste conector. Trata-sede uma ferramenta de impacto. Uma peça chamada blade (lâmina) fazsimultaneamente o corte do excesso de fio e a fixação no conector.

Figura 22Ferramenta para fixação do cabono conector RJ-45 fêmea.

Para montar este conector, siga o seguinte roteiro:


1) Use um alicate crimpador para desencapar cerca de 3 cm do plástico que envolveo cabo.

2) Encaixe cada um dos fios nas posições corretas, usando o esquema da figura 23.Em caso de dúvida, use a indicação das cores existente no próprio conector. Os fiosdevem ser totalmente encaixados nas fendas do conector, como vemos em detalhe nafigura 24.

Figura 23Ordem das logações dos fios noconector.

Figura 24Detalhe do encaixe dos fios noconector.

3) Para cada uma das 8 posições do conector, posicione a lâmina da ferramenta deinserção, como vemos na figura 25. A lâmina tem uma extremidade cortante quedeverá eliminar o excesso de fio. Cuidado para não orientar a parte cortante naposição invertida.


Figura 25Fixando os fios por impacto e cortando oseu excesso.

4) Uma vez pronto o conector, devemos testá-lo. A seção completa de cabo teráconectores RJ-45 fêmea em suas duas extremidades. Conecte nesses pontos doispequenos cabos com conectores RJ-45 macho, previamente testados. Use então omesmo procedimento usado nos testes de cabos de par trançado, já mostrado nestecapítulo.

5) Depois que os conectores forem montados e testados, podem ser encaixados nopainel frontal, conhecido como “espelho”. Finalmente este espelho deve seraparafusado na caixa, e a instalação estará pronta.

Ligação por par trançado sem hubÉ possível ligar dois computadores em rede utilizando par trançado, sem utilizar umhub. Para isso é preciso usar um cabo trançado (crossed). Este cabo possui plugs RJ-45 em suas extremidades, porém é feita uma inversão nos pares de transmissão erecepção. Para isso, um plug RJ-45 é montado da forma padrão. O outro deve sermontado de acordo com o diagrama da figura 26.

Figura 26Ligações em um dosconectores do cabocrossed.

O funcionamento deste cabo é baseado nas inversões dos sinais TD e RD(transmissão e recepção):


TD+ e TD- do primeiro conector ligados em RD+ e RD- do segundo conectorRD+ e RD- do primeiro conector ligados em TD+ e TD- do segundo conector

O método de teste deste tipo de cabo é o mesmo para cabos comuns. A únicadiferença é que a seqüência de acendimento dos LEDs será alterada. Ao invés dosLEDs acenderem na ordem 1o, 2o, 3o, 4o, acenderão na ordem 2o, 1o, 3o, 4o. Lembre-seque neste cabo, apenas um dos conectores deve ter as conexões feitas invertidas,como indicado na figura 26. O outro conector deve ter as conexões normais.

Placas de redeA figura 27 mostra uma típica placa de rede PCI com um conector RJ-45.Normalmente essas placas possuem na sua parte traseira, além do conector, LEDspara monitoramento da comunicação. Isto facilita a identificação de problemas,como por exemplo, um mau contato no cabo.

Figura 27Placa de rede com conector RJ-45.

As placas de rede mais comuns são os modelos PCI de 32 bits e 33 MHz, como a dafigura 27. Também encontramos modelos PCI de 66 MHz e de 64 bits. Essas placasmais avançadas são usadas em servidores de alto desempenho. A figura 28 mostraum exemplo deste tipo de placa. Observe o seu conector PCI (64 bits), maior que oencontrado na maioria das placas, que são de 32 bits.


Figura 28Uma placa de rede PCI de 64bits.

A maioria das placas de rede possui apenas um conector RJ-45. Podemos entretantoencontrar modelos sofisticados, usados em servidores, dotados de dois ou quatroconectores RJ-45, como a mostrada na figura 29.

Figura 29Placa de rede com quatroconectores RJ-45.

As placas de rede PCI de 32 bits com um conector RJ-45, como a mostrada na figura27, são relativamente baratas. Tome cuidado entretanto com as “pechinchas”.Existem alguns modelos no mercado, ainda mais baratos, porém operam apenas com10 Mbits/s. As placas modernas devem operar com 100 Mbits/s.

OBS.: Existem equipamentos de rede Ethernet de 1000 Mbits/s (ou 1 Gbits/s) e de 10 Gbits/s.Futuramente serão utilizados em ampla escala nas redes, mas atualmente são usados apenasem conexões mais críticas, como a ligação entre servidores de alto desempenho.

Os cabos Thin Ethernet caíram em desuso, portanto é muito difícil encontrar placasde rede modernas com conectores BNC. A maioria delas opera com 10 Mbits/s e usao barramento ISA de 16 bits. A placa da figura 30 se enquadra neste caso, porémalém do conector BNC, possui ainda um conector RJ-45.


Figura 30Uma placa de rede comconectores BNC e RJ-45.

Todas as redes novas usam cabeamento UTP (par trançado), mas ainda encontramosmuitas redes antigas ainda em operação, baseadas no cabo coaxial 10Base2. Quemtrabalha com manutenção de redes poderá precisar lidar com este tipo decabeamento. Placas de rede e outros equipamentos baseados no cabeamento UTPsão encontrados com facilidade em praticamente todas as lojas de hardware,entretanto os equipamentos baseados em cabos coaxiais são encontrados apenas naslojas especializadas em equipamentos para redes. Essas lojas comercializam asplacas, os cabos, conectores, alicates crimpadores, hubs e outros dispositivos para opadrão 10Base2.

Hubs e switchesA figura 31 mostra um hub, equipamento usado para ligar os computadores em redesque utilizam par trançado. Os modelos mais comuns seguem os padrões Ethernet (10Mbits/s) e Fast Ethernet (100 Mbits/s). Existem ainda os modelos duais, quepermitem conexões com velocidades diferentes na mesma rede (10 Mbits/s e 100Mbits/s). Podemos encontrar hubs com conexões para 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48 eaté 64 computadores.

Figura 31Um hub de 8 portas.

A maioria dos hubs suporta operar com 100 Mbits e com 10 Mbits, como o da figura31 (observe a indicação “EZ Hub 10/100”). Se você precisa implementar uma redeem que alguns computadores utilizam placas de 10 Mbits/s e outros utilizam placas


de 100 Mbits/s, tome cuidado com o tipo de hub que vai adquirir. Existem modelosmais simples que, ao detectarem que existe pelo menos uma placa operando a 10Mbits/s, obrigam todas as placas de 100 Mbits/s a reduzirem sua velocidade para 10Mbits/s. Existem modelos de melhor qualidade que dividem as conexões em doisbarramentos, um para cada velocidade. Desta forma, dois computadores equipadoscom placas de 100 Mbits/s poderão trocar dados nesta velocidade. Apenas quandoum dos computadores envolvidos na comunicação utiliza placa de 10 Mbits/s estavelocidade será utilizada.

Os hubs são dispositivos relativamente baratos e podem ser usados para conectarcomputadores e formar uma pequena rede. Os hubs podem ser conectados uns aosoutros, formando redes maiores.

Existem aparelhos chamados switches, com aspecto externo similar ao dos hubs,porém com desempenho maior. Os dados que trafegam em um hub sãoretransmitidos para todos os computadores que nele estão conectados. Se existirempor exemplo 8 computadores conectados por um hub, e quatro deles estiveremtransmitindo dados para os outros quatro, cada par de computadores só poderá usarem média 25% do tráfego total da rede. Cada computador terá que “esperar a suavez”. Por exemplo, em uma rede de 100 Mbits/s, cada conexão será feita a 100Mbits/s, mas não ocorrerá em 100% do tempo, e sim em cerca de 25% do tempo –supondo volumes de dados iguais. Tudo se passa como se cada uma das quatrotransmissões estivesse ocorrendo a apenas 25 Mbits/s.

Os switches são dispositivos concentradores com desempenho mais elevado. Elesestabelecem ligações independentes entre os computadores conectados. No nossoexemplo, com 4 computadores transmitindo dados para outros 4, cada um delesutilizará 100% da taxa de transmissão da rede, já que as conexões sãoindependentes.

Figura 32Conexões internas deum hub.

A figura 32 mostra as conexões internas de um hub de 8 portas. Todas elas ficamligadas fisicamente a um único barramento interno. Apenas um dispositivo podetransmitir dados a cada instante, enquanto os demais o recebem. Os dados sãoacompanhados de um endereço, portanto apenas o dispositivo que é endereçado faza recepção dos dados. Os demais dispositivos ignoram os dados que chegam


acompanhados de um endereço que não é o seu. O fato do hub utilizar umbarramento compartilhado resulta em queda de desempenho quando são feitasmuitas transmissões com elevadas quantidades de dados. É o que ocorre, porexemplo, quando dois ou mais PCs estão acessando grandes volumes de dados emum servidor.

Figura 33Conexões internas emum switch.

Um switch é capaz de estabelecer conexões internas independentes, como se fosseuma “central telefônica”. No exemplo da figura 33, o computador 1 estátransmitindo e recebendo dados do computador 3. Da mesma forma temos asligações entre os computadores 2-5, 4-8 e 6-7. Essas conexões internas sãoreconfiguradas de acordo com a origem e o destino dos dados. Como podemos ver, oswitch tem a mesma função que o hub, porém opera de forma mais inteligente e maiseficiente.

Para redes muito pequenas, é aceitável usar um hub de 4 ou 8 portas. Para ligarquatro computadores, pode ser interessante optar por um hub de 8 portas, deixandoassim portas disponíveis para uma eventual expansão, com a inclusão de novoscomputadores na rede. A diferença de preços é muito pequena, por isso vale muito apena partir logo para 8 portas. Além disso hoje também é pequena a diferença entrehubs e switches de 8 portas. Pode ser interessante optar por um switch ao invés deum hub, o que resultará em um desempenho maior.

Figura 34Switch de 48portas.


A figura 34 mostra um switch de 48 portas. Hubs e switches de 8 portas sãorelativamente baratos, mas os preços aumentam bastante nos modelos com maisportas. Uma solução interessante é ligar esses dispositivos em cascata. Por exemplo,dois hubs de 8 portas equivalem a um hub de 14 portas (seriam 16, mas duas sãousadas na conexão entre os hubs). Mais adiante mostraremos como são feitas essasconexões.

RacksOs hubs e switches mais simples são do tipo desktop, ou seja, são instalados sobreuma mesa (em alguns casos até mesmo sob a mesa). É o caso do modelo mostradona figura 31. Existem entretanto modelos que podem ser montados em racks(rackmount). São indicados para redes de maior porte, o que resulta em umcabeamento mais organizado. Existem ainda racks fechados, que podem sertrancados com chave, evitando que pessoas não autorizadas tenham acesso aocabeamento.

Figura 35Switch para instalaçãoem rack.

As figuras 34 e 35 mostram exemplos de switches do tipo rackmount. Possuemlargura pardrão de 441 mm (17,44 polegadas), e são montados em racks de 19polegadas. A instalação no rack é feita através de duas presilhas laterais (brackets),como mostra a figura 36. Normalmente os dispositivos para montagem em rack sãoacompanhados dessas presilhas.

OBS.: Existem também os racks de 23 e de 24 polegadas, porém seu uso é mais restrito. Osracks de 19 polegadas são de longe, os mais comuns no mercado.


Figura 36Fixando os bracketslaterais para montagemem rack.

Uma vez estando com os brackets laterais instalados, o dispositivo pode seraparafusado ao rack, como mostra a figura 37.

Figura 37Montando um switchem um rack.

A figura 38 mostra alguns racks do tipo aberto (rack coluna). Na parte direita vemosalguns equipamentos de rede montados neste tipo de rack.


Figura 38Racks abertose algunsequipamentosde redemontadosneste tipo derack.

Os racks fechados tem estrutura similar à dos racks abertos. A diferença é o seugabinete externo que cobre todo o conjunto. Normalmente esses racks possuem umsistema de ventilação interna.

Figura 39Racks fechados.

Patch panelEm redes pequenas, os hubs e switches podem ficar instalados em mesas ouprateleiras, e deles partem os cabos que vão diretamente aos computadores. Este tipode instalação se torna desorganizado quando o número de nós da rede(computadores, servidores, impressoras e outros dispositivos) é muito grande. Para


manter o cabeamento organizado, são usados racks como os que já apresentamos. Oscabos que partem do rack e vão para os computadores da rede não são entretantoligados diretamente nos hubs e switches. Ao invés disso são ligados em painéisinstalados nos racks, chamados patch panels. Desses painéis partem cabos curtosque fazem a ligação com os hubs e switches.

Figura 40Patch panels de 96, 48 e 24 portas.

Podemos encontrar patch panels com diversos números de portas, como 24, 48 e 96.Cada porta é um conector RJ-45 fêmea (Jack RJ-45). Esses conectores são ligados acabos que vão até os pontos onde serão conectados os computadores (ou de umaforma mais geral, os nós da rede). A princípio uma rede com n nós deve ter nomínimo n portas nos patch panels. Sempre é bom entretanto, em uma rede bemplanejada, ter conectores disponíveis mesmo em locais onda ainda não existemcomputadores instalados. Quando for feita uma futura instalação, não será maisnecessário instalar novos cabos. Todos os cabos de rede, sejam eles usados ou não,devem ser ligados nos patch panels. Pequenas seções de cabos com conectores RJ-45 macho (plug RJ-45) farão as ligações dos hubs e switches às portas dos patchpanels. Desta forma é fácil remanejar as conexões de rede sem alterar o cabeamento.Todas as ligações ficam concentradas no rack.

Conexão entre hubs e switchesQuando um hub ou switch está com todas as suas portas ocupadas e precisamosinstalar novos nós na rede, uma solução é trocá-lo por um modelo com mais portas.Esta solução é cara, já que os preços desses aparelhos aumentam muito quandopossuem muitas portas. Uma solução simples e barata é ligar hubs e/ou switches emcascata. A figura 41 mostra o exemplo da conexão de dois dispositivos de 8 portas.O método de conexão é válido tanto para hubs quanto para switches.


Figura 41Conexões em cascata.

Os hubs e switches possuem normalmente uma porta chamada uplink. Esta não éuma nova porta, e sim uma repetição de uma das portas, porém com os sinais de TDe RD (transmissão e recepção) invertidos. No exemplo da figura 41, a porta uplink écompartilhada com a porta 1. Não é permitido usar ambas ao mesmo tempo.

Nas conexões entre um hub/switch e um computador, os pinos TD e RD sãonaturalmente invertidos. Ou seja, o TX do hub é ligado no RX da placa de rede, e oRD do hub é ligado no TD da placa de rede. Isto faz com que os dados transmitidospelo hub sejam recebidos pela placa de rede, e que os dados da placa de rede sejamrecebidos pelo hub. Observe a figura 42, onde são mostradas as conexões entre umhub e uma placa de rede. Note que no hub, os pinos 1 e 2 são de recepção, enquantona placa de rede, os pinos 1 e 2 são de transmissão. Da mesma forma, os pinos 3 e 6do hub são de transmissão, enquanto os pinos 3 e 6 da placa de rede são de recepção(o mesmo diagrama é válido para switches).

Figura 42Conexões entre um hub e uma placa derede.

Se dois hubs ou switches fossem ligados diretamente pelas suas portas normais,teríamos as ligações 1-1, 2-2, 3-3 e 6-6. Os pinos TD de um hub estariam então


ligados aos pinos TD do outro hub, enquanto o RD de um hub estaria ligado ao RDdo outro. A conexão não funcionaria, já que o par de transmissão de um dispositivodeve estar sempre ligado ao par de recepção do outro. Para resolver este problema,os hubs e switches possuem a porta uplink, na qual os papéis dos pinos detransmissão e recepção são trocados. Na porta uplink, os pinos 1 e 2 são detransmissão, enquanto os pinos 3 e 6 são de recepção, ou seja, um esquema inversoao de uma porta normal (figura 43). Graças a esta inversão, um hub/switch podeestabelecer uma conexão direta com outro hub/switch.

Figura 43Funcionamento da porta uplink.

Portanto nesta conexão, ligamos uma porta normal de um dispositivo à porta uplinkdo outro dispositivo, como mostra a figura 41. Ligamos a porta 1 do hub #1 à portauplink do hub #2. Note que como a porta 1 do hub #1 está em uso, sua porta uplinknão pode ser usada (lembre-se que essas portas são compartilhadas). Da mesmaforma, como a porta uplink do hub #2 está em uso, a sua porta 1 deve ficar semconexão.

Figura 44Ligação sem usar a porta uplink, com cabocrossed.

É possível que você encontre um hub ou switch que não tenha porta uplink. Nestecaso a ligação em cascata também pode ser feita, usando as portas normais,entretanto na ligação entre os hubs deve ser usado um cabo crossed. Observe nafigura 44 que a inversão deste cabo liga corretamente os pinos TD e RD dosdispositivos.

KVM switch


Este não é um equipamento que faz parte da rede, mas é útil pela economia deespaço que oferece. Trata-se de um dispositivo através do qual podemos controlarvários computadores usando um único teclado (K), monitor de vídeo (V) e mouse(M). Usando um KVM switch de o portas, um único monitor, teclado e mouse sãoligados a 8 computadores. Normalmente este recurso é usado para gerenciarservidores de rede. É grande a economia de espaço, e também a redução de custoque o mesmo oferece. Normalmente esses dispositivos possuem em seu painel, umachave ou botão seletor para escolher qual dos computadores será conectado.Também é possível fazer a comutação através de uma seqüência de teclas (porexemplo, Shift-Control-Alt-5, ENTER; para selecionar a porta 5).

Figura 45Um KVM switch de 4 portas.

O modelo mostrado na figura 45 tem quatro portas. Possui conexões para vídeo,mouse serial, mouse PS/2 e teclado PS/2. O primeiro grupo de conectores destina-seà conexão do teclado, mouse e monitor. Os quatro restantes são ligados aos quatrocomputadores controlados, através de cabos apropriados.

O gerenciamento de servidores não precisa ser feito necessariamente no servidor.Pode ser feito remotamente pelo administrador da rede, usando uma estação detrabalho. Existem entretanto operações que não podem ser feitas desta forma, comoalterações no Setup e a própria inicialização do servidor. Etapas que não podem serfeitas remotamente podem ser feitas pelo KVM switch, economizando com o custodo teclado, mouse e principalmente do monitor, além do espaço que seria ocupadopor esses dispositivos que seriam raramente utilizados.

Servidor de impressão


Em redes de qualquer porte, podemos ter um computador equipado com váriasimpressoras, operando como servidor de impressão. Este computador pode usarvárias portas paralelas, graças ao uso de placas apropriadas, como a da figura 46.Esta placa é produzida no Brasil pela Naxos Tecnologia (www.naxos.com.br).

Figura 46Placa PCI com duas portasparalelas.

Uma outra solução para conectar várias impressoras em um PC é utilizar impressorasUSB. Cada porta USB pode ter até 127 dispositivos conectados. Os PCs modernospossuem duas, quatro ou seis portas USB, e ainda é possível instalar placas deinterface USB PCI, aumentando o número de portas. Desta forma é possível ligarinúmeras impressoras USB em um só computador.

Uma outra solução bem mais barata que usar um computador dedicado comoservidor de impressão é usar um dispositivo como o Print Server DP-303 da D-Link(figura 47). Este dispositivo é ligado à rede por um conector RJ-45, como se fosseum computador. Possui três portas paralelas padrão IEEE-1284, e desta forma suastrês impressoras ficam disponíveis para acesso através da rede. Um outro modelo, oDP-101P+, é mais simples, permite conectar uma única impressora. Em ambos oscasos, não é necessário ter um servidor dedicado para a conexão das impressoras,graças ao uso desses pequenos “servidores de impressão”.

Figura 47Print Server DP-303, daD-Link.


BridgesO bridge (ponte) é um equipamento de rede que já caiu em desuso há vários anos.Sua função é agora desempenhada pelo switch. Surgiu da necessidade de segmentarredes muito grandes, ou reunir duas redes, formando uma rede maior. Na época emque eram usados, eram comuns as redes com cabo coaxial. Essas redes têm umgrande problema: o desempenho cai muito quando o número de nós (computadores,por exemplo) é grande. Como todos compartilham o mesmo barramento, cada nóprecisa esperar a sua vez de transmitir e receber dados. Esta característica tambémestá presente nas conexões com hub, pois apesar dos nós serem ligados em portasseparadas, todas compartilham o mesmo barramento.

Normalmente é possível identificar, mesmo nas redes grandes, grupos decomputadores entre os quais existe um alto tráfego localizado. Por exemplo, oscomputadores de um departamento podem trocar muitos dados diretamente uns comos outros, utilizar impressoras de rede e servidores no próprio departamento.Imagine agora dois departamentos independentes, A e B, como vemos na figura 48.Se ambos compartilhassem o mesmo cabo (ou o mesmo hub), computadores de umdepartamento teriam que esperar sua vez para acessar o barramento, porém com umnúmero grande de nós concorrendo pelo mesmo barramento. O problema seriamenor se cada departamento tivesse uma rede independente. O desempenho da redede cada departamento seria maior, entretanto não seria possível que ambos osdepartamentos tivessem acesso a um servidor central, nem que troquem dadosdiretamente entre si. A solução para o problema é a interligação das duas redesatravés do bridge, como mostra a figura.

Figura 48Ligação entre duasredes através de umbridge.

O bridge faz a interface entre duas redes. Monitora os dados da rede A, e de acordocom o endereço recebido em cada pacote de dados, identifica o nó destino. Se odestino for um dos nós da própria rede A, o pacote de dados será ignorado. Se odestino for um nó da rede B, os dados serão passados para esta rede. O mesmoocorre no sentido de B para A. Em outras palavras, o bridge transmite dados de umarede para outra, mas apenas quando reconhece que o nó destino está na outra rede.


Ao mesmo tempo em que permite um maior desempenho em cada rede parcialdevido ao menor número de nós, o bridge permite o tráfego seletivo de dados entreas duas redes.

Bridges caíram em desuso, mas sua função nas redes modernas é desempenhada peloswitch, da mesma forma como os nós são normalmente ligados através de um hub,substituindo o cabo coaxial. Na figura 49 vemos a ligação entre quatrodepartamentos em uma rede moderna. Em cada departamento, os nós são ligadosatravés de um hub (barramento compartilhado). Cada um desses barramentos éconectado aos demais através do switch.

Figura 49O switch substitui osantigos bridges,desempenhando hojeas mesmas funções,mas com maiorversatilidade.

Outro dispositivo usado nas antigas redes com cabo coaxial que caiu em desuso é orepetidor. Sua função é amplificar os sinais elétricos para que possam atingirdistâncias maiores. Nas antigas redes 10Base2 (cabo coaxial), um segmentocompleto podia ter no máximo 185 metros. Para atingir distâncias maiores,repetidores eram utilizados. Normalmente os cabos eram muito longos, mesmosendo a rede instalada em áreas pequenas, já que o cabo precisava fazer várias voltaspara passar por todos os computadores e demais nós da rede. Os cabos UTP (partrançado) usados atualmente podem ter no máximo 100 metros, porém acabamatingindo distâncias maiores, já que não precisam dar voltas para passar por todos osnós. Apenas uma ligação direta é feita entre o hub (ou switch) e cada nó da rede.Aliás, os hubs e switches desempenham hoje a função dos repetidores, pois além detransmitir os sinais elétricos, também fazem a sua amplificação. Partindo de umswitch central, com conexões a hubs, e estes por sua vez ligados aos nós da rede, épossível atingir uma distância máxima de 200 metros em cada direção. Seria possívelinstalar computadores em um círculo com diâmetro de 400 metros. Um cabo coaxialpassando por vários computadores, mesmo podendo ter um comprimento máximo de


185 metros, dificilmente conseguiria cobrir um número razoável de computadoresem um raio de 50 metros.

RoteadoresO roteador tem uma função que lembra um pouco a do bridge. Enquanto o bridge éusado para conectar subredes em uma rede local (lembre-se que esta função éatualmente executada pelo switch), o roteador faz a conexão entre duas redesdiferentes, que podem inclusive ter características físicas e protocolos diferentes.Uma aplicação muito comum atualmente é a ligação entre uma rede local e aInternet.

Figura 49Exemplo deroteador.

Você já observou que fisicamente os hubs e switches são bastante parecidos. Omesmo ocorre com os roteadores. O produto mostrado na figura 49 é um roteadormultifunção. Tem 8 portas RJ-45 que operam como um switch. Tem uma porta paraconexão com Internet de banda larga, uma porta serial para ligação com um modemexterno (para o caso da conexão de banda larga não estar disponível) e uma portaparalela (funciona como servidor de impressão). Com este dispositivo é possívelportanto formar uma pequena rede com conexão à Internet e impressora. O númerode nós pode ser aumentado com o uso de mais switches ou hubs em cascata.


Figura 50Operação do roteador.

Na figura 50 vemos como o roteador é usado na conexão entre redes diferentes.Temos três redes, A, B e C, que podem estar geograficamente separadas, ou entãopróximas. Ao receber um pacote de dados, o roteador descobre em qual das redes,A, B ou C, está o nó destino, e faz o envio pela porta correta. Note que esta função émuito parecida com a do switch, entretanto o roteador é mais inteligente. Na figura51 vemos seis redes (A até F), conectadas através de três roteadores (1, 2 e 3). Paraenviar uma informação de um computador da rede A até um computador da rede F,vários caminhos podem ser seguidos através das redes e dos roteadores. Osroteadores são capazes de trabalhar de forma cooperativa, determinando o caminhomais rápido para a entrega da informação. Por exemplo, os caminhos A-1-B-3-F e A-1-D-3-F a princípio são equivalentes, entretanto será mais rápida a passagem pelarede B caso a rede D esteja congestionada. Da mesma forma, pode ser mais rápidoseguir um caminho aparentemente mais longo, como A-1-C-2-E-F, caso as redes B eD estejam congestionadas.


Figura 51A informação podeseguir por rotasdiferentes.

Em redes de porte pequeno e médio, é normalmente usado no máximo um roteadorpara conexão com a Internet.

Redes sem fioEstão se tornando cada vez mais comuns as redes sem fios, apesar dos equipamentosainda serem mais caros e oferecerem velocidades inferiores às obtidas com ocabeamento convencional. As redes sem fio atuais operam com apenas 11 Mbits/s.Mesmo sendo inferior aos 100 Mbits/s oferecidos pela rede Ethernet comum, estavelocidade é bastante satisfatória para a maioria das aplicações.

Figura 52Dispositivos para redes sem fio.

Redes sem fio podem ser construídas com diversas configurações. Seu principalequipamento é o Access Point, uma espécie de hub que opera com radiofreqüência.Pode ser ligado a uma rede normal, em geral através de um conector RJ-45, e


oferece acesso aos computadores da área, desde que equipados com placas de redeou cartões PCMCIA sem fio.

No capítulo 8 mostraremos mais detalhes sobre os equipamentos usados atualmenteem redes sem fio.

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GABRIELA

CPA

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