Fundamentos de redes de ComputadoresRedes, topologia e meios físicos de transmissão

Escola Profissional da Serra da Estrela Curso vocacional de Operador de Informática

Trabalho realizado por: Flávio Simões nº10 Disciplina: IM redes de

Computadores

Resumo

Livro-texto Redes de computadores: Das LANs, MANs e WANs ás redes ATM –

Soares, Lemos e Colcher – Editora Campos

Livro de apoio Redes de computadores – Tanenbaum

Material de apoio Artigos e atualidades

Objetivos e exemplos

Objetivos de uma rede Partilhar recursos Trocar informação

Exemplos de redesTelefone fixoTelemóvelRadiofusãoTelevisãoRedes de computadores

Definições

Rede de comunicação Conjunto de módulos processadores, capazes de trocar informações e

partilhar recursos ligados por um sistema de comunicação.

Sistema de comunicação Arranjo topológico ligando módulos processadores através de enlaces físicos e de um conjunto de regras para organizar a comunicação (protocolos)

Parâmetros de Comparação

Retardado de transferência Tempo gasto entre o pedido e a entrega da mensagem

Confiabilidade Medida em tempo medio entre falhas (MTBF), tolerância a falhas,

tempo médio de reparo (MTTR) e tempo de reconfiguração entre falhas Modularidade

Grau de alteração de desempenho da rede sem alterar o projeto original.

Parâmetros de Comparação

Custo Desempenho

Intimamente relacionada a custo Compatibilidade

Ou interoperabilidade Sensibilidade tecnológica

Capacidade da rede suportar todas as aplicações para qual foi reparada, e além.

Classificação quanto ao alcance

LANs Local Área Network - rede local Distancia entre os módulos processadores estão desde alguns metros a

alguns quilómetros Em geral não passam por vias publicas Tipo mais comum Exemplo: Redes domesticas

MANs Metrpolitan Area Network – rede metropolitana Distancia são maiores que as LANs Abrangem uma ou algumas cidades Vários meios de transição

Classificação quanto ao alcance

WANs Wide-Area- Network – rede geograficamente distribuída Distancias abrangem um país, um continente ou todo o mundo Vários meios de transmissão

E a Internet? A internet é uma “rede de redes” Ninguém esta diretamente conectado a ela. Reunião de milhões de redes

Topologia

Disposição logica de elementos No caso de uma rede, refere-se á forma como os enlaces físicos e os

nós de comutação estão organizados, determinando os caminhos físicos existentes e utilizáveis entre qualquer pares de estações conectadas e essa rede

Classificação quanto ao enlace

Ponto- a- ponto Ligação dois-a-dois. Vários nós interligados entre si Tipo mais comum

Multiponto Vários nós ligados simultaneamente ao mesmo enlace Adotado em algumas topologias

Classificação quanto ao uso

Simplex O enlace é utilizado apenas em um dos dois possíveis sentidos de

transmissão Exemplo: fibra ótica

Half-duplex O enlace é utilizado nos dois sentidos de transmissão – um de cada vez.

Full-duplex O enlace é utilizado nos dois sentidos de transmissão simultaneamente.

O enlace pode ser formado por dois pares de fios (cada um em um sentido), ou usando faixas de frequências diferentes

Topologia em barra

Barra ou barramento Todos os nós ligam-se ao mesmo meio de transmissão – multiponto O sinal gerado por uma estação propagasse ao longo da barra em

todas as direções Cda nó tem um endereço na barra. Quando uma estação conectada

reconhece o endereço da mensagem, ela a aceita. Caso contrario, despreza-a

Topologia em barra

Ligações ao meio geram descontinuidade de impedância e causam reflexões. O transcetor deve ter uma alta impedância para o cabo, para que a sua ligação altere o mínimo possível as características de transmissão. Devido a isto, algumas necessidades:

Transcetor localizado perto do cabo Necessidade de terminadores (casadores de impedância) nas pontas

para impedir a reflexão

Topologia em barra

Estações ligadas por um caminho fechado. Pode ser bidirecional, mas é mais comum o unidirecional. O controle pode ser centralizado ou distribuído.

O sinal sai de um nó pelo anel. Em cada nó o sinal é regenerado e retransmitido Cada nó tem o seu endereço que ao ser reconhecido por um nó, aceita

a mensagem e a trata Interrupção no anel corta a comunicação Exemplo: Token Ring (IBM)

Topologia em estrela

Nós ligamos a um comutador central (hub, switch, etc). Administração centralizada Ligação ponto-a-ponto (nó-concentrador). Não precisa de roteamento Falha no comutador para a rede Exemplo: Ethernet

Meios físicos de transmissão

Com cabeamento1. Cabo coaxial2. Cabo par trançado3. Fibra ótica4. Rede elétrica (PLC)

Sem cabeamento1. Infravermelho2. Bluetooth3. Wi-Fi4. WiMAX5. 3G6. Radio7. Microondas (via satélite)

Meios físicos – com cabeamento

1. Cabo coaxial Condutor cilíndrico interno com tubo metálico em torno, e separados

por material dielétrico Condutor interno de cobre Tubo metálico: blindagem eletrostática Material dielétrico: ar seco ou plástico. Uso em distribuição de sinal de televisão (TV a Cabo) Telefonia de longa distancia Redes locais de curta distancia

Meios físicos – com cabeamento

1. Cabo coaxial Vantagens

Suporta taxas de transmissão maiores do que o par trançado para a mesma distancia

Desvantagens Mau-contacto nos conectores Cabo rígido – difícil manipulação Problema da topologia (barramento) Custo/metro maior que o par traçado.

Hoje em dia Uso muito limitado em redes.

Meios físicos – com cabeamento

2. Par trançado Dois fios de cobre enrolados em espiral Vários pares dentro de um cabo Objetivo: reduzir ruido e manter consoante as propriedades elétricas ao longo de

toda a extensão Melhor desempenho que um par em paralelo para distancias grandes.

Transmissão pode ser analógica ou digital Taxa de transmissão – ate gigabits/s

Depende da: Distancia, técnica de transmissão, qualidade do cabo, diâmetro, comprimento das tranças,

etc

Meios físicos – com cabeamento

2. Par trançado Tipos

UTP – não blindado STP – blindado

Malha metálica – minimiza o ruido externo Vantagens

Meio de transmissão de menor custo por comprimento Ligação ao meio simples e barata.

Meios físicos – com cabeamento

2. Par trançado Desvantagens

Suscetível a ruídos. Gerada por interferência eletromagnética (motores, geladeiras, quadros de

luz, lâmpadas fluorescentes, etc.). Minimizada com blindagem.

Classificação quanto a taxa de transmissão suportada: CAT 3 –ate 10 Mbps CAT 5 – ate 100 Mbps CAT 5e e 6 – ate 1 Gbps CAT 7 – até 1 Gbps

Meios físicos – com cabeamento

2. Par trançado Normas:

Padrões para o cabeamento de edifícios T568A e T568B – padrão para condutores máquina – concentrador T568A – ordem dos fios: branco laranja, laranja, branco verde, azul,

branco azul. Verde, branco marrom, marrom. T568B – ordem dos fios: branco verde, verde, branco, laranja, azul,

branco azul, laranja, branco marrom, marrom, Crossover – padrão para condutores máquina – maquina. T568A numa ponta, T568B na outra.

Meios físicos – com cabeamento

3. Fibra ótica Cabo composto por filamentos de sílica (matéria-prima do vidro) ou

plástico. Leves e finos

Sinal ótico, gerado por pulsos de laser ou LEDs Características:

Altíssimas taxas de transmissão – 1 Tbps em laboratório (100 vezes o Gigabit Ethernet).

Isolamento elétrico completo entre transmissor e recetor. Atenuação não depende da frequência Imune a interferências eletromagnéticas.

Meios físicos – com cabeamento

3. Fibra ótica Como funciona

Um feixe de luz é lançado numa ponta da fibra, e pelas características óticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas até a outra ponta.

Tipos Multimodo

Sem amplificações Pode ser comum ou gradual . Diferentes níveis de refração – possibilitam a

reflexão do feixe. 100 Mbps a 10 Km de distancia Redes locais

Meios físicos – com cabeamento

3. Fibra ótica Tipos: Monomodo

1 Gbps a 100 Km de distancia Uso de laser Redes de longa distancia

Tipo de fontes luminosas: LEDs – mais barato, taxas de transmissão menores, maior tempo de vida,

menor alcance. Laser – mais caro, taxas de transmissão maiores, menor tempo de vida,

maior alcance.

Meios físicos – com cabeamento

4. Rede elétrica (PLC) Transmissão de dados via rede elétrica Tecnologia – existe desde os anos de 1920 – aperfeiçoada recentemente

para transmissão de dados. Vantagens:

Alcance muito amplo – via rede elétrica Altas taxas de transmissão

Desvantagens: Questoes de regulamentação junto ao órgão competente. Gera interferência em outros aparelhos que usem radiofrequência Em rede elétrica com muito ruido, desempenho ruim Half-duplex, com banda partilhada.

Meios físicos – sem cabeamento

Diversos padrões para comunicação sem fio: IEEE 802.11 – redes wireless IEEE 802.15.1 – Bluetooth IEEE 802.16 – WiMax IEEE 802.20 – 3G

Meios físicos – sem cabeamento

2. Radiofrequência Espectro eletromagnético

Intervalo completo da radiação eletromagnética que contém desde as ondas de radio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, raios ultravioleta, rios X, até a radiação gama.

Administração do espectro é feita em cada país por um órgão competente

Em Portugal – ANACOM

Meios físicos – sem cabeamento

1. Infravermelho Padrão IrDA comunicação sem-fio via infravermelho. Taxas de até 4 Mbps Baixo alcance (até 4,5m) É preciso que o recetor tenha visão do transmissor – sem obstáculos Transmissão half-duplex Usado em controles remotos e dispositivos simples Hoje em dia está sendo substituído pelo Bluetooth

Meios físicos – sem cabeamento

2. Bluetooth (IEEE 802.15.1) Especificação para redes pessoais sem fio

Uso de uma frequência de radio de curto alcance, globalmente não licenciada e segura

Baixa taxa de transmissão e baixo custo Conexão simples Exemplos em uso: Celulares e fones de ouvido sem-fio, micros, mouses e

teclados, dispositivos e recetores GPS, controles de videogame, modems sem-fio, etc.

Taxa de 1 Mbps (v.1.2) a 53-480 Mbps (v.3.0)

Meios físicos – sem cabeamento

3. Wi-fi (IEEE 802.11) Transmissão de dados ocorre na faixa de ondas de Radio

Uso de uma das faixas ISM (não licenciada) 902 a 928 Mhz /2,4 a 2,48 Ghz / 5,72 a 5,85 Ghz.

Rede estorturada em células, onde o recetor deve receber o sinal do transmissor (hotspot)

Transmissão em todas as direções (omnidirecional), salvo o uso de uma antena direcional.

Meios físicos – sem cabeamento

3. Wi-fi (IEEE 802.11) Alguns padrões adotados

IEEE 802.11a – 5 Ghz, 54 Mbps IEEE 802.11b – 2,4 Ghz, 11 Mbps IEEE 802.11g – 2,4 Ghz, 54 Mbps IEEE 802.11n (em estudo) – 2,4 e 5 Ghz, até 300 Mbps IEEE 802.11s – redes mesh (em malha)

Problemas com obstáculos (vidro, água, paredes) Refletem ou absorvem parcialmente o sinal, diminuindo o seu alcance.

Custo cada vez mais baixo – popularização da rede sem-fio