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Página 1 Redes de Computadores
Redes de Computadores
Observe a seguir a representação de uma
rede de computadores, observe que os
computadores estão interligados, desta
forma, podendo compartilhar dados e
recursos entre eles.
Alcance da rede
As redes podem ser classificadas de acordo
com seu raio de atuação, para isso existem
alguma siglas que representam esta
características de redes.
o MAN (Metropolitan Area Network)
Neste caso a rede possui um alcance na
ordem de quilômetros, como podemos
observar o a sigla faz referencia a uma rede
de alcance metropolitano, como exemplo
podemos citar as redes wi-max (IEEE
802.16), redes para acesso à Internet sem
fio, outro exemplo que podemos citar é
sobre a estrutura das televisões a cabo.
o WAN (Wide Area Network) Esta é uma das siglas mais cobradas em
concursos públicos, ela apresenta redes de
longo alcance, ou com um alcance global,
que o caso da Internet, mas cuidado a
Internet não é o único tipo de WAN.
o LAN (Local Area Network) Muito comum no dia a dia de usuários de
computadores este termo denomina uma
rede de alcance local, ou seja, atendem
uma área limitada, por exemplo, uma
empresa. É muito comum encontrarmos
este termo na maioria das empresas, além
disso existem empresas que oferecem
entre outros serviços o acesso à Internet,
neste caso estamos falando de LAN
Houses, locais que possuem um rede e
compartilham recursos para usuários.
o PAN (Personal Area Network) Neste caso estamos tratando de redes bem
restritas como conexões via Bluetooth,
normalmente encontradas em telefones
celulares. É muito semelhante a LAN,
porém com o advento de usuário
possuírem mais de um computador em
suas residências, por exemplo, um
ambiente com dois computadores é uma
impressora podem formar uma PAN, mas
também podemos chamar de LAN. Este
termo não é muito cobrado em concursos
públicos.
Dica: existe um outro termo para redes de
curto alcance, que é o caso da HAN (Home
Area Network), semelhante a PAN possui
um alcance restrito.
o Protocolo
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Os protocolos são regras e padrões que são
seguidos para estabelecer conexões, enviar
dados, em fim as redes não existiriam se
não utilizássemos protocolos.
Observaremos no decorrer deste capítulo e
do de Internet que existem inúmeros
protocolos cada um com sua aplicação, por
exemplo, protocolo para envio de e-mails,
para conexão de computadores entre
outros.
Falhas de transmissão
Um problema que encontramos em redes é
referente às falhas de transmissão dos
dados, isso pode ocorrer devido a vários
motivos, uma das causas mais comuns são
os ruídos. Vamos entender ruídos como
interferências em nossa transmissão,
observe a seguir alguns tipos de ruídos:
o Térmico
Como o próprio nome indica, devido a
variações de temperatura podemos
observar perdas de dados durante a
transmissão.
o Intermodulação
Quando observamos sinais de frequências
diferentes no mesmo condutor, não
esqueça deste último detalhe, no mesmo
condutor, neste caso a frequência pode
induzir ou ser induzida, causando assim
interferência nos dados.
o Cross-talk
Este é um dos tipos de ruídos mais
cobrados, também conhecido como “linha
cruzada”. Ele ocorre quando o sinal de
outro cabo interfere no seu sinal, cabos
que possuem blindagem com no caso dos
cabos coaxiais são mais imunes a este tipo
de ruído, no caso do cabo de par trançado
as tranças são justamente para diminuir a
incidência deste ruído.
o Impulsivo
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É um tipo de ruído de difícil prevenção,
pois é composto por pulsos irregulares de
grande amplitude, podemos fazer uma
analise utilizando o seguinte exemplo,
quando ligamos o chuveiro ou o micro-
ondas e observamos uma interferência em
nossa TV, basicamente é o mesmo
processo na linha que transmite os dados.
Atenção: estes não são os únicos tipos de
ruídos, porém são os mais cobrados em
concursos públicos.
Cabos
O meio da rede, como já observamos, é
composto pelos cabos de transmissão, a
seguir observaremos os principais tipos de
cabos e suas características.
o Par trançado
Este é um dos tipos mais utilizados em
LAN´s nos dias de hoje, com certeza já
observamos este cabo, normalmente com
a cor azul. Entre as suas vantagens
podemos citar a flexibilidade do cabo, seu
preço acessível, além dos seus pares
trançados formando uma espira, com isso
reduzindo consideravelmente o ruído e
mantendo constantes as propriedades
elétricas do meio. Porém uma das
desvantagens deste meio é que ele pode
transmitir tanto dados digitais como
analógicos, com isso é suscetível a ruídos
eletromagnéticos e de radiofrequência,
estes efeitos podem ser minimizado com a
utilização de cabos blindados.
O conector utilizado é denominado RJ-45,
semelhante ao encontrado nos telefones
(RJ-11), porém com espaço para oito fios,
ou seja, o par trançado que utilizamos em
LAN´s possui quatro pares. Cada fio possui
cores diferentes e para preparar o conector
utilizamos a ordem estabelecida pela
norma EIA/TIA 568A.
A seguir podemos observar a imagem de
alguns componente citados anteriormente.
Cabo par trançado UTP.
Cabo par trançado STP, com blindagem
para os pares.
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Conector RJ-45, muito prático e barato por
ser feito com material plástico.
Cabo par trançado UTP categoria 5, com
duas pontas com conectores RJ-45.
o Coaxial
O cabeamento coaxial surgiu primeiro,
porem nos dias de hoje em redes locais a
incidência do par trançado é bem maior,
pela sua mobilidade e preço. Porém o cabo
coaxial é melhor nas questões de
imunidade a ruídos e distância de
transmissão, pois já possui blindagem na
sua estrutura. A referencia do cabo é RG-
58.
Conector tipo BNC
Conector BNC tipo “T”
Cabo coaxial RG-58, podemos observar a
malha de blindagem e o cabo no centro.
o Fibra óptica
Neste meio de transmissão os dados são
transmitidos na forma luminosa e não
elétrica como observado anteriormente,
esta situação traz uma série de vantagens,
entre elas, a imunidade aos mais diversos
tios de ruídos. Para o correto
funcionamento é necessário um modem
óptico, para converter os sinais luminosos
em elétrico e vice-versa.
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Dica: para acoplamento em dispositivos de
redes, que analisaremos no decorrer deste
capítulo, podemos contar com o
trasnceiver óptico, que transforma os sinais
provenientes de uma fibra óptica para o
formato RJ-45 para a correta instalação em
dispositivos de uma LAN.
Encontramos, basicamente, dois tipos de
fibras, observe:
Fibra Monomodo (single mode) – Possui
um núcleo mais fino e transferem os sinais
luminosos quase que em linha reta total,
ideais para longas distâncias.
Fibra Multímodo – Apresenta o núcleo
mais espesso e a luz fica refletida, até
chegar a outra extremidade do cabo, pode
transmitir diversos sinais simultaneamente.
Observe a seguir imagens de conectores de
fibra óptica:
Conectores de fibra óptica.
Cabo de fibra com conectores diferentes
em cada extremidade.
Layout da Rede (topologias de redes)
Ao layout físico da rede damos o nome de
topologia, ou seja, de que forma os nós
estão interligados, a seguir podemos
analisar algumas topologias, observe:
o Barramento
Este tipo de topologia também é
denominado rede em bus, onde todos os
computadores são ligados no mesmo
barramento, somente um nó pode se
comunicar no barramento por
determinado momento o restante das
estações observam (escutam) a rede e
capturam as informações destinadas a elas.
Caso dois computadores transmitam ao
mesmo tempo ocorre um fenômeno
denominado colisão.
O sentido da transmissão é bidirecional e o
desempenho na transmissão é definido por
uma série de fatores entre eles: o meio de
transmissão, o controle de acesso, o tipo
de tráfego, protocolo utilizado entre
outros.
Observe na imagem a seguir que os nós
estão conectados diretamente na barra de
transporte.
NÓNÓ
NÓ NÓ NÓ
Barramento
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A identificação de endereços dos nós é
realizado na barra de transporte, erros são
dificilmente isolados e determinados,
necessita de menos quantidade de cabos
para sua instalação e a rede fica mais lenta
em períodos de alta utilização.
o Anel
Nesta topologia encontramos os nós
conectados através de uma caminho
fechado, estas redes são capazes de
receber e enviar dados em qualquer
direção, porém existem configurações que
deixam este modelo operando apenas em
uma sentido, ou seja, unidirecional.
Esta topologia é pouco tolerante a falhas,
requer menos cabos, dependendo da
configuração se uma estação para todas as
outras param pois o anel foi interrompido.
Observe a seguir a ilustração deste layout
de rede:
NÓ
NÓ
NÓ
NÓ
NÓ
o Estrela
Sua principal característica é que os nós
são ligados em um dispositivo
concentrador de conexões, todos os dados
passam por este concentrador e ele tem a
função de redistribuir os sinais para as
estações ligadas a ele.
Nos dias de hoje é uma das melhores
soluções para redes locais (LAN), se
observarmos determinada falha em uma
estação apenas esta estação para de
transmitir e o sistema continua estável,
porém se o concentrador falhar todas as
estações ligadas a ele ficarão
incomunicáveis.
O concentrador determinará o número de
estações da rede, cada estação tem seu
próprio enlace com a rede, além de possuir
um custo de instalação maior em virtude
do maior número de cabos para
construção da rede.
Dica: é normal utilizarmos o cabo par
trançado para criação deste tipo de rede.
Observe a seguir o layout estrela.
NÓ
NÓ
NÓ
NÓ NÓ
NÓ
Concentrador
Arquiteturas de Redes
Não podemos confundir arquiteturas de
rede com topologia de redes, as topologias
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apresentam fisicamente a estrutura da
rede, já as arquiteturas indicam de que
forma ocorrerá a comunicação nestas
estruturas, obviamente determinada
arquitetura é mais ou menos funcional
dependendo da topologia empregada. A
seguir observe algumas arquiteturas.
o Ethernet (IEEE 802.3)
Esta arquitetura é uma das mais utilizadas
no mercado, pode ser implementada na
topologia estrela ou barramento.
Uma característica muito importante desta
arquitetura é que se dois nós transmitirem
ao mesmo tempo eles são alertados sobre
a colisão, param a transmissão e aguardam
um período aleatório antes de
transmitirem novamente. Este processo é
denominado CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access with Colision Detection),
uma das principais características da
arquitetura ethernet, para o usuário esta
situação é transparente, porém pode
observar determinada lentidão na rede.
Atenção: a medida que aumenta o número
de estações transmitindo observaremos
um aumento no número de colisões.
Como já observamos quando estávamos
analisando o cabeamento empregado nas
redes, os padrões 10BASE T, 100BASE T e
10BASE 2, existem outros padrões que
precisam ser observados:
o Token Ring (IEEE 802.5)
Também conhecida como passagem e
permissão, utiliza topologia em anel e
garante que todas as estações tenham
chance de transmitir, para isso utiliza um
bit especial denominado token ou
permissão.
O sentido é unidirecional, a estação
monitora a rede até receber o token para
transmitir, quando observar o padrão
transmite até a estação destino, após o
recebimento o token é devolvido até a
estação de origem e liberado novamente
no anel.
o Wireless (Wi-Fi padrão IEEE 802.11)
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Nos dias de hoje as redes sem fio crescem
exponencialmente, a sua grande vantagem
é serem desprovidas de cabos, a
transmissão é realização por frequência de
rádio. A sigla para redes locais sem fio é
WLAN de wireless local area network.
Locais que disponibilizam acesso sem fio
são denominados hot spots, para transmitir
o sinal sem fio com certa estabilidade é
necessário um dispositivo denominado AP
(access point), dependendo do modelo e
do local de instalação a distância pode ser
variável, em um ambiente livre de
obstáculos como paredes o sinal será mais
forte, a medida que o computador se
distancia do ponto de acesso o sinal fica
mais fraco e com isso a velocidade da
conexão.
Dica: a conexão direta entre computadores
através de placas de rede wireless é
denominada ad-hoc.
Entre os padrões das redes sem fio
encontramos:
IEEE 802.11a – entre suas características
encontramos a freqüência de operação de
5Ghz com velocidades de 54Mbps.
IEEE 802.11b – com freqüência de 2,4Ghz e
capacidade nominal de 11Mbps.
IEEE 802.11g – com a mesma freqüência
apresentada no modelo “b”, ou seja, 2,4
Ghz, porém com velocidade bem superior,
de 54Mbps.
Atenção: como na arquitetura ethernet, a
arquitetura de redes sem fio possui um
recurso para tratar a colisão, trata-se de
um modelo mais evoluído que o CSMA/CD,
sua descrição é CSMA/CA (carrier sense
multiple access with collision avoidance),
neste caso o transmissor aguarda um sinal
livre antes de transmitir, depois envia os
dados em um canal pré-alocado,
prevenindo colisões.
o FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
Opera em topologia anel, porém com anéis
duplos, ou seja, possuem tolerância a
falhas caso uma estação apresente
problemas.
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Normalmente implementada em redes
MAN, com alcance metropolitano na
ordem de quilômetros de distância.
Componentes da rede
Já observamos conceitos iniciais, termos,
conceitos e agora chegou o momento de
conhecermos efetivamente o tipo de
hardware que utilizamos para interligar
todos estes cabos e que entendem todas
estas estruturas que comentamos até
agora, vamos lá:
o Placas de rede (adaptadores de rede)
O dispositivo que fica instalado
diretamente do computador é denominado
placa de rede ou adaptador de rede, pode
ser para redes cabeadas ou para redes sem
fio. É muito comum observarmos em
notebooks nas propriedades de rede, em
computadores com sistemas operacionais
da linha Microsoft, a indicação do
dispositivo de rede com fio e sem fio,
observe os ícones:
A placa de rede possui um endereço
denominado MAC Address, que a identifica
em uma rede, é um endereço de 48bits
com representação no sistema
hexadecimal. Observe a seguir a indicação
do endereço MAC do dispositivo de rede, a
indicação é feita com o termo “Endereço
físico”.
A seguir podemos observar uma placa de
rede, com suporte a conectores RJ-45.
Através deste dispositivo podemos
interligar computadores em rede, inclusive
acessando a Internet e utilizando outros
serviços oferecidos na rede.
o Hub O termo HUB também é conhecido como
concentrador, devido a sua principal
Página 10 Redes de Computadores
função de conectar estações, formando
uma topologia estrela, reúne todos os nós
de acordo com o número de portas
disponíveis, por exemplo, um HUB com 2
portas poderia atender uma rede com 10
estações. Porém não uma rede composta
de 20 estações, para ampliar a capacidade
de estações é possível ligar um HUB em
outro, este processo é denominado
cascateamento, porém em determinadas
situações não é muito indicado.
O HUB não pode ser considerado um
equipamento de alta performance, porém
é muito útil em pequenas redes. Observe a
seguir a imagem de um HUB.
Dica: a porta denominada uplink tem a
funcionalidade de cascatear hubs,
aumentando assim a capacidade de
estações de sua rede, conforme analisado
anteriormente.
o Switch Equipamento com função semelhante a do
HUB, porém mais especializado
apresentando uma velocidade muito
maior. Enquanto o HUB opera enviando,
sempre, a mensagem para todas as
estações da rede, causando um grande
tráfego. O switch após reconhecer toda a
rede, direciona a mensagem para a estação
correta, aumentando consideravelmente a
velocidade, inclusive podendo operar em
full duplex, ou seja, oferecendo
independência de comunicação para as
estações.
Acabam sendo mais velozes que os
roteadores que veremos a seguir, porque
realizam um exame superficial para definir
o destino dos dados e não o pacote de
dados inteiro como os roteadores.
Dica: também podemos realizar o
procedimento de cascateamento com
switches.
Imagem Switch D-Link
o Roteador (router) Peça fundamental, principalmente, na
questão de conectividade em redes de
longo alcance, como a Internet.
O roteador faz uma análise aprofundada
do pacote a ser enviado, por este motivo
acaba sendo mais lento que o switch, em
seguida utiliza protocolos e tabelas de
roteamento para definir o melhor caminho
Página 11 Redes de Computadores
para o pacote, na continuidade deste
capítulo estudaremos estes protocolos.
Dica: perceba que quando adquirimos uma
conexão de banda larga do tipo ADSL,
precisamos utilizar um modem router, ou
seja, ele tem o papel de encaminhar os
pacotes dos computadores de nossa rede
pela nossa conexão com a Internet.
o Ponte (bridge) Através deste dispositivo é possível
segmentar redes locais, criando sub-redes,
através deste dispositivo também é
possível unir redes com arquiteturas
diferentes.
O fato de separar a rede em partes acaba
dividindo o tráfego, só passando
informações para a outra parte da rede
quando necessário.
o Repetidor (repeters) Os repetidores têm a função de conectar
dois segmentos de cabo de rede, com o
objetivo de regenerar o sinal, no caso de
segmentos muito extensos.
Atenção: não podemos pensar que se
precisarmos de lances de cabos muito
longos podemos utilizar vários repetidores,
mesmo utilizando deste recurso não
conseguiremos estender o cabo em longas
distancias.
Servidores
Um servidor consiste em um computador
com uma ou mais funções definidas, por
exemplo, podemos encontrar servidores de
dados, que guardam informações de
usuários, servidores de impressão que
controlam as impressões da rede, ou seja,
basta existir a necessidade e podemos
colocar um servidor ara otimizar e
centralizar as tarefas de rede.
Normalmente o servidor é um computador
com uma estrutura de hardware melhor,
pois as estações utilizarão recursos deste
computador.
Para gerenciar redes encontramos sistemas
operacionais de rede, entre os mais
famosos encontramos, Linux, Unix,
Windows 2003 e 2008 Server, Novell
Netware entre outros.
Estes sistemas operacionais gerenciam
usuários e seus direitos de trabalho no
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servidor, conexões à Internet, divisão e
cotas de utilização de espaço em disco,
esquemas e rotinas de backup, entre
outras tarefas. Como em uma sistema
operacional que encontramos na estação
de trabalho, os sistemas operacionais de
rede acabam controlando o hardware do
servidor e as aplicações dos usuários.
Dica: observaremos no capítulo de Internet
que as páginas que navegamos, são
armazenadas em servidores WEB ou
servidores WWW.
