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Equipamentos para Redes
Para que uma rede de computadores possa funcionar é necessário que existam, além do cabeamento propriamente dito, dispositivos de hardware e software cuja função é controlar a comunicação entre os diversos componentes da rede. Vários dispositivos são usados em uma rede, cada um deles possuindo funções específicas. Como exemplos de equipamentos dedicados podemos citar as placas de rede, os hubs, switches, bridges, routers, etc., que tem a finalidade de interpretar os sinais digitais processados na rede e encaminhá-los ao seu destino, obedecendo a um determinado padrão e protocolo. Essa interação entre dispositivos permite o compartilhamento das informações entre todos os usuários da rede.
Figura 1 – Exemplo de equipamentos em uma rede de computadores
istema Operacional de Rede
programas que
emas oferecem o recurso de compartilhamento de arquivos, impressoras
es virtuais, controle de habilitação de portas, proteção contra intrusos, terfaces gráficas mais amigáveis, etc..
stação de Trabalho
ais é do que um equipamento pelo qual qualquer usuário
s equipados com pelo menos uma placa adaptadora para interface com a rede (NIC – Network Interface Card).
tação de Trabalho
S
O Sistema Operacional de Rede (NOS - Network Operating System) consiste em uma família de são executados em computadores interligados através de meios diversos e dispostos em rede. A função principal do Sistema Operacional de Rede é a administração lógica da mesma, ou seja, o controle de suas funcionalidades, pois alguns Sist e outros dispositivos através da rede. Atualmente os modernos sistemas operacionais disponibilizam outros recursos como: segmentação da rede com possibilidade de configuração de red in
E
Formalmente, uma Estação de Trabalho nada m poderá acessar os recursos disponíveis na rede. Todos os usuários têm acesso a uma rede através de Estações de Trabalho que são computadore
Figura 2 - Es
Repetidores (Repeaters)
Os repetidores são dispositivos de hardware utilizados para a conexão de dois ou mais segmentos de uma rede local. Eles recebem e amplificam o sinal proveniente de um segmento de rede e repetem esse mesmo sinal no outro segmento. Alguns modelos disponíveis no mercado possuem recursos de "auto-particionamento", ou seja, ocorrendo uma falha dos segmentos da rede, o dispositivo irá isolar o acesso à conexão defeituosa, permitindo que a transmissão de dados aos segmentos remanescentes não seja afetada.
Figura 3 - Modelo de repetidor
A limitação do número de repetidores é obtida de acordo com o protocolo utilizado (por exemplo, no protocolo Ethernet o número máximo é de quatro). Um sistema pode conter vários slots de cabos e repetidores, mas dois repetidores não podem estar a mais de 2,5 km de distância, e nenhum caminho pode atravessar mais de quatro repetidores. Um repetidor atua na camada física do modelo OSI, exercendo função de regenerador de sinal entre dois segmentos de redes locais. Eles são necessários para fornecer corrente e para controlar cabos longos. Um repetidor permite interconectar dois segmentos de redes locais de mesma tecnologia e eventualmente, opera entre meios físicos de tipos diferentes (10base2 e 10base5, por exemplo). Como resultado é possível aumentar a extensão de uma rede local, de forma que o conjunto de segmentos interconectados se comporte como um único segmento.
Modem
O Modem é um dispositivo conversor de sinais que faz a comunicação entre computadores através de uma linha dedicada para esse fim. Seu nome é a contração das palavras MOdulador e DEModulador, pois essas são suas principais funções. O Modem executa uma transformação, por modulação (modem analógico) ou por codificação (modem digital), dos sinais emitidos pelo computador, gerando sinais analógicos adequados à transmissão sobre uma linha telefônica, por exemplo. No destino, um equipamento igual demodula (modem analógico) ou decodifica (modem digital) a informação, entregando o sinal digital restaurado ao equipamento terminal a ele associado.
Figura 4 - Exemplo de placa fax-modem
Para conseguir estabelecer uma conexão com uma linha telefônica, o programa de comunicação envia um comando para o modem solicitando essa conexão, utilizando uma linguagem padrão. O modem do PC que solicitou essa linha (chamaremos de modem local) disca os pulsos do número do telefone. O modem faz o reconhecimento do comando e envia um sinal RDL (Receive Data Line) ao PC na linha de Recepção de dados. Quando o modem que esta do outro lado da conexão (o modem remoto) responde a chamada, o modem local envia um tom de comunicação avisando o modem remoto que ele está sendo chamado por outro modem e o modem remoto responde com um tom mais alto.
Devido às suas habilidades sofisticadas de gerenciamento de redes, os roteadores podem ser utilizados para conectar redes que utilizam protocolos diferentes (de Ethernet para Token Ring, por exemplo). Como o roteador examina o pacote de dados inteiro, os erros não são passados para a LAN seguinte. Conforme mencionado, este equipamento atua nas camadas 1,2 e 3 do modelo ISO/OSI. Através de uma série de regras como: rotas estáticas inseridas no roteador, rotas dinâmicas aprendidas através de protocolos de roteamento usado entre roteadores (RIP, OSPF, etc.), o roteador consegue rotear pacotes de dados recebidos por um determinado caminho. Os roteadores são capazes de interpretar informações complexas de endereçamento e tomam decisões sobre como encaminhar os dados através dos diversos links que interligam as redes podendo incluir mais informações para que o pacote seja enviado através da rede. Por exemplo, um roteador poderia preparar um pacote Ethernet em um encapsulamento com dados que contém informações de roteamento e de transmissão para ser transmitido através de uma rede X.25. Quando esse "envelope" de dados fosse recebido na outra ponta, o roteador receptor retiraria os dados X.25, e enviaria o pacote Ethernet no segmento de rede local associado. Os roteadores podem selecionar caminhos redundantes entre segmentos de rede local e podem conectar redes locais usando esquemas de composição de pacotes e de acesso aos meios físicos completamente diferentes. No entanto, por causa de sua complexidade e funcionalidade, um roteador é mais lento do que uma Bridge. Ele lê as informações contidas em cada pacote, utiliza procedimentos de endereçamento de rede para determinar o destino adequado e então recompõe os dados em pacotes e os retransmite. Os roteadores são bem utilizados no meio Internet / Intranet e para comunicação LAN-to-LAN (como, por exemplo, ligação matriz-filial). No meio Internet / Intranet, o roteador aparece na ligação do site do provedor (rede local do provedor) ao link Internet, bem como na conexão do provedor a sub-provedores via LP de dados (especializada), LP de voz (não especializada) ou mesmo linha discada. Matriz e filial pode usar a Internet para este fim, usando algum artifício de proteção nas pontas para evitar acesso público, o chamado software de firewall. Na comunicação LAN-to-LAN, a matriz pode ser conectada às filiais através do roteador usando LP (dados ou voz) ou mesmo rede de pacotes.
Figura 7 – Interligação de duas redes LAN e o provedor
Hub
Um hub, concentrador ou Multiport Repeater, nada mais é do que um repetidor que, promove um ponto de conexão física entre os equipamentos de uma rede. São equipamentos usados para conferir uma maior flexibilidade a LAN’s Ethernet e são utilizados para conectar os equipamentos que compõem esta LAN. O Hub é basicamente um pólo concentrador de fiação e cada equipamento conectado a ele fica em um seguimento próprio. Por isso, isoladamente um hub não pode ser considerado como um equipamento de interconexão de redes, ao menos que tenha sua função associada a outros equipamentos, como repetidores. Os hubs mais comuns são os hubs Ethernet 10BaseT (conectores RJ-45) e eventualmente são parte integrante de bridges e roteadores. Os Hub’s permitem dois tipos de ligação entre si. Os termos mais conhecidos para definir estes tipos de ligações são: cascateamento e empilhamento:
Cascateamento : Define-se como sendo a forma de interligação de dois ou mais hub's através das portas de interface de rede (RJ-45, BNC, etc.);
Empilhamento : Forma de interligação de dois ou mais hub’s através de portas especificamente projetadas para tal (Daisy-chain Port). Desta forma, os hub’s empilhados tornam-se um único repetidor. Observar que cada fabricante possui um tipo proprietário de interface para esse fim o que limita o emprego do empilhamento para equipamentos de um mesmo fabricante em muitos casos.
Figura 8 - Computadores ligados por Hub
Com o uso do hub o gerenciamento da rede é favorecido e a solução de problemas facilitada, uma vez que o defeito fica isolado no segmento da rede, bem como facilita a inserção de novas estações em uma LAN. Quando acontece de ocorrer muitas colisões, o hub permite isolar automaticamente qualquer porta (autopartição do segmento). Quando a transmissão do primeiro pacote é satisfatória, o hub faz uma reconfiguração automática do segmento.
Bridges
As Bridges (ou pontes) são equipamentos que possuem a capacidade de segmentar uma rede local em várias sub-redes, e com isto conseguem diminuir o fluxo de dados (o tráfego). Quando uma estação envia um sinal, apenas as estações que estão em seu segmento a recebem, e somente quando o destino esta fora do segmento é permitido a passagem do sinal. Assim, a principal função das bridges é filtrar pacotes entre segmentos de LAN’s. As Bridges também podem converter padrões, como por exemplo, de Ethernet para Token-Ring. Porém, estes dispositivos operam na camada "interconexão" do modelo OSI, verificando somente endereços físicos (MAC address), atribuídos pelas placas de rede. Deste modo, os "pacotes" podem conter informações das camadas superiores, como protocolos e conexões, que serão totalmente invisíveis, permitindo que estes sejam transmitidos sem serem transformados ou alterados. As bridges se diferem dos repetidores porque manipulam pacotes ao invés de sinais elétricos. A vantagem sobre os repetidores é que não retransmitem ruídos, erros, e por isso não retransmitem frames mal formados. Um frame deve estar completamente válido para ser retransmitido por uma bridge. São funções da Bridge:
Switch
Trata-se de uma evolução do hub, com funções de pontes e roteadores e hardware especial que lhe confere baixo custo e alta eficiência. Ele possui barramentos internos comutáveis que permitem chavear conexões, tornando-o temporariamente dedicado a dois nós que podem assim usufruir toda capacidade do meio físico existente. Em outras palavras, o switch permite a troca de mensagens entre várias estações ao mesmo tempo e não apenas permite compartilhar um meio para isso, como acontece com o hub. Desta forma estações podem obter para si taxas efetivas de transmissão bem maiores do que as observadas anteriormente. O switch tornou-se necessário devido às demandas por maiores taxas de transmissão e melhor utilização dos meios físicos, aliados a evolução contínua da micro-eletrônica.
Figura 10 - Modelo de switch
Trasceiver
É um dispositivo de hardware que faz a conexão eletroóptica (transforma um sinal elétrico em sinal óptico e vice-versa) entre computadores de rede que usam fibra óptica e cabeamento metálico convencional.
Figura 11 - Exemplos de transceivers
Concentradores
São dispositivos com buffer de armazenamento que altera a velocidade de transmissão de uma mensagem. Eles são comutadores de linha, que armazenam a mensagem para posterior envio ao computador central. Geralmente possuem capacidade de processamento local e sua velocidade é elevada para poder aceitar mensagens de vários terminais ao mesmo tempo. O concentrador coleta mensagens do usuário numa área fisicamente próxima. Juntamente com a mensagem é enviada a identificação do terminal. As mensagens são montadas no buffer do concentrador até que este receba do usuário um delimitador. Os concentradores remotos oferecem alta flexibilidade, permitindo acomodar interfaces para terminais especiais, proporcionando maior taxa de concentração, possibilitando atender a mudanças nas velocidades de transmissão nos formatos, nos códigos, nos protocolos de transmissão e no número de equipamentos terminais conectados.
Placas de Rede
A placa de rede ou adaptador de LAN ou ainda NIC (Network Interface Card) funciona como uma interface entre o computador e o cabeamento da rede. Normalmente é uma placa de expansão que deve ser conectada em um dos slots localizados na parte traseira do computador. Juntamente com o Sistema Operacional, a placa de rede trabalha para poder transmitir e receber mensagens a partir da rede. Suas principais funções são: mover os dados para dentro da memória RAM do computador, gerar o sinal elétrico que trafega através do cabo da rede e controlar o fluxo de dados no sistema de cabeamento da rede. A placa de rede possui uma área de armazenamento (buffer) que retém os dados por um certo período de tempo para compatibilizar a velocidade de tráfego, pois, no computador, os dados são processados em "bytes" (forma paralela) e no cabeamento da rede o tráfego é processado 1 bit por vez (forma serial). A técnica que os adaptadores da LAN utilizam para controlar o acesso ao cabo e o tipo de conector deste cabo são atributos da arquitetura da rede utilizada. As seguintes especificações devem ser levadas em consideração ao especificar qual placa de rede deve ser utilizada:
Tipo de Barramento: Especifica a interface da placa de rede com o computador (ISA, EISA, PCI e MCA).
Conector da Placa: Especifica o tipo de interface a ser utilizada pela placa de rede quando do acesso ao meio físico. Os principais tipos são: RJ, BNC, ST, RJ/BNC, RJ/BNC/AUI, RJ/ST, MIC.
Padrão: Define o padrão de rede a ser utilizado. Os principais tipos são: Ethernet, Fast-Ethernet, Token- Ring, FDDI, ATM.
Velocidade de Transmissão: É a velocidade com que as informações trafegam pelo meio físico: 4Mbps, 10Mbps, 16Mbps, 100Mbps e outras.
Figura 12 - Modelo de placa de rede (NIC)
Multiplexador
Dispositivo usado para permitir que uma única linha de comunicação seja comutada com um computador. Isso pode ocorrer porque algumas linhas podem ficar inativas por longos períodos de tempos, com nenhum ou pouquíssimo fluxo de dados entre o terminal e o computador. Se os períodos ativos das várias linhas nunca coincidirem, uma única linha pode ser comutada para atender a vários terminais. Se não for possível assegurar que somente um terminal esteja ativo em um dado instante de tempo, é preciso proporcionar uma linha saindo do comutador com uma capacidade maior do que qualquer outra linha de entrada. Se a capacidade da linha de saída excede a soma das capacidades de todas as linhas de entrada, o comutador executa a função de multiplexador. A multiplexação pode ser efetivada dividindo-se a banda de freqüência do canal de maior velocidade em várias bandas mais estreitas e alocando cada uma delas a um dos terminais. Essa forma de multiplexação é conhecida como FDM - Frequency Division Multiplexing.
