AC – M4C
Curso Profissional de Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos
A
IMPORTÂNCIA
DOS
MEIOS
FÍSICOS
DE
T
RANSMISSÃO
Numa rede de computadores é necessário existir troca de
informação, estes dados circulam através de algum meio
físico de transmissão de sinal.
Os sinais que circulam numa rede informática podem
passar por cabos elétricos ou óticos, dependendo se o cabo
deixa passar corrente elétrica (eletrões) ou feixes
luminosos, e por meio de transmissão sem fios.
A
IMPORTÂNCIA
DOS
MEIOS
FÍSICOS
DE
T
RANSMISSÃO
M
EIOS
DE
TRANSMISSÃO
METÁLICOS
Um dos meios de transmissão utilizados para o envio e
receção de informação são designados cabos elétricos que
são meios de transmissão metálicos e que por essa
razão são bons condutores de corrente elétrica.
Por estes meios podem circular sinais elétricos de 2 tipos:
Sinais elétricos analógicos Sinais elétricos digitais
M
EIOS
DE
TRANSMISSÃO
METÁLICOS
O ser humano trata o som e a imagem de um modo
analógico (sinal contínuo).
Podemos converter som e imagem do formato analógico
para o digital, mas ao fazê-lo verifica-se uma perda de
informação.
U
TILIZAÇÃO
E
ADAPTAÇÃO
ÀS
EXIGÊNCIAS
DO
MERCADO
Os cabos metálicos são os mais utilizados como meio físico de
comunicação e transmissão de sinais elétricos.
As tecnologias de comunicação sem fios ou com cabos de fibra
ótica tem vindo a crescer.
No entanto, os condutores metálicos ainda são os preferidos
devido ao seu preço, rendimento e simplicidade de instalação.
C
ABOS
SIMPLES
Um cabo simples pode ser constituído por 2 ou mais
condutores envolvidos por um material isolante:
Agrupados em feixe com um isolamento exterior envolvente Dispostos lado a lado em faixa (flat cable).
No caso de possuírem blindagem exterior, ela pode ser
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
São compostos por um número par de condutores que
formam uma espécie de trança 2 a 2.
A forma de trança faz com que estes cabos sejam menos
sensíveis ao ruído eletromagnético provocado por
outros aparelhos elétricos.
O ruído eletromagnético está presente em todo o tipo de
equipamento elétrico, e se o seu valor for excessivo, o
sinal que circula no cabo pode ser distorcido,
provocando erros na comunicação.
Este problema é mais sensível quanto maior for o
comprimento do cabo e a velocidade de transmissão.
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Designações de acordo com o tipo de blindagem
Os cabos de par entrançados podem ter vários tipos de blindagem e designações com o objetivo de reduzir a emissão de radiação eletromagnética (EMR) e a proteção contra interferências eletromagnéticas (EMI) dos sinais.
Dependendo da construção a ser realizada, e realizada com o grau de blindagem que se pretende para infraestrutura, os cabos de par entrançados podem ser classificados em:
UTP, FTP, SFTP, STP, SSTP
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Designações de acordo com o tipo de blindagem
UTP (Unshielded Twisted Pair) – não há blindagem metálica a envolver os condutores.
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Designações de acordo com o tipo de blindagem
FTP (Foiled Twisted Pair) – o cabo possui uma lâmina de alumínio e poliéster a envolver o conjunto de pares que o compõem.
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Designações de acordo com o tipo de blindagem
(cont.)
UTP Cat6
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Designações de acordo com o tipo de blindagem
(cont.)
SSTP Cat7
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Os cabos UTP são padronizados pela EIA/TIA (Eletronic
Industries Association/Telecommunication Association) e
têm a sua aplicação dividida por categorias:
Categoria 1 Categoria 2 Categoria 3 Categoria 4 Categoria 5 Categoria 5e (enhanced) Categoria 6 Categoria 7 14
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Categoria dos cabos de pares não blindados:
15
Categoria Aplicação
1 Utilizado em linhas telefónicas; 2 pares entrelaçados. Com banda de até 60kHz e taxa de 64kbps 2 Cabos e hardware com características de transmissão até 1MHz e utilização em redes de dados IBM (SNA) com taxas
até 2Mbps. 4 pares entrelaçados
3
Cabos e hardware com características de transmissão até
16MHz e utilização em redes de dados IEEE 802.3
(Ethernet) com taxas até 10Mbps. 4 pares entrelaçados
4
Cabos e hardware com características de transmissão até
20MHz e utilização em redes de dados IEEE 802.3 (Token
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Categoria dos cabos de pares não blindados:
16
Categoria Aplicação
5
Cabos e hardware com características de transmissão até
100MHz e utilização em redes de dados IEEE 802.3 (Fast
Ethernet) e ANSI (FDDI) com taxas até 100Mbps. 4 pares entrelaçados
5e
Cabos e hardware com características de transmissão até
100MHz e utilização em redes de dados IEEE 802.3 (Giga
Ethernet) com taxas até 1Gbps. 4 pares entrelaçados
6
Cabos e hardware com características de transmissão até
250MHz e utilização em redes de dados IEEE 802.3 (Giga
Ethernet) com taxas até 1Gbps. 4 pares entrelaçados
7
Cabos e hardware com características de transmissão até
600MHz e utilização em redes de dados IEEE 802.3 (10
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Ferramentas utilizadas:
Para o “cravar” os cabos UTP e STP, são necessários vários equipamentos:
Ficha RJ45 para redes de computadores
Ficha RJ11 para ligações de terminais telefónicos
Alicate de cravar os cabos UTP ou STP nas fichas
Alicate de descarnar (retirar o isolamento exterior do cabo)
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Tipos de ligações:
Para a ligação de computadores numa rede através dos cabos UTP e STP é necessário seguir as normas T568A ou T568B para “cravar” as fichas.
Na construção de um cabo Ethernet do tipo cabo direito (patch cable), a norma utilizada pode ser uma das duas, nas 2 fichas
do cabo.
Se escolhermos a norma T568B para uma das pontas devemos escolher a mesma norma para a outra ponta.
Os patch cables ligam computadores a uma rede (a um switch, a um router, …).
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Tipos de ligações:
A construção de um cado Ethernet do tipo crossover, as normas devem ser opostas em cada ficha, isto é, se escolhermos a norma T568B numa ponta temos que escolher a norma T568A na outra.
Os cabos crossover servem para ligar dois computadores um outro ou para ligar dispositivos de interligação (hubs, switchs).
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Elaboração de cabos
Caso se esteja a fazer um cabo para interligar uma placa de rede a um hub ou switch deve-se ordenar os cabos da seguinte forma:
20
Pino Ficha RJ45 - PC Ficha Rj45 - hub
1 Verde/Branco Igual 2 Verde Igual 3 Laranja/Branco Igual 4 Azul Igual 5 Azul/Branco Igual 6 Laranja Igual 7 Castanho/Branco Igual 8 Castanho Igual
C
ABOS
DE
PARES
ENTRANÇADOS
Elaboração de cabos
Caso haja necessidade de se ligar 2 computadores diretamente, ou se interligar 2 hubs devemos ordenar os cabos da seguinte forma:
21
Pino Ficha RJ45 - PC Ficha Rj45 - PC 1 Verde/Branco Laranja/Branco 2 Verde Laranja 3 Laranja/Branco Verde/Branco 4 Azul Azul 5 Azul/Branco Azul/Branco 6 Laranja Verde 7 Castanho/Branco Castanho/Branco 8 Castanho Castanho
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
É constituído por um condutor de feixes luminosos.
Transmite através de sinais óticos (fotões).
O revestimento (cadding) possui um grau de refração
diferente do condutor de fibra de vidro, provocando reflexão
do feixe de luz, para que o sinal circule sempre dentro do
núcleo do conduto ótico.
Como a reflexão não é perfeita, regista-se uma perda de
sinal ao longo do cabo. Esta perda de sinal é inferior às
perdas dos sinais elétricos.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
A fibra ótica é constituída por um núcleo central cilíndrico
em vidro de silício, rodeado por um revestimento (também
de silício ou outro material com características idênticas)
envolvente do núcleo.
A fibra de fortalecimento é um revestimento protetor do
cabo.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
Vantagens
Velocidades de transmissão são elevadas.
As perdas de sinal são inferiores às de um cabo elétrico.
A quantidade de sinais transmitidos é muito superior à dos cabos UTP. Transmissões na ordem dos Tbps.
Os cabos tem uma espessura mais finas e são mais leves que os de cobre.
Completa imunidade a interferências eletromagnéticas, anulando os problemas de ruído eletromagnético.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
Desvantagens
A aplicação da fibra ótica não tem tido a evolução esperada em LAN devido:
Custo dos cabos óticos
Custo dos acessórios de ligação
Custo da mão de obra na instalação
Os cabos UTP suportam cada vez mais velocidades de transmissão mais elevadas, satisfazendo a maioria das aplicações neste tipo de rede.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
- T
IPOS
São classificadas em 2 grandes grupos:
Fibras multimodo (MMF – Multiple Mode Fiber) – possuem
vários caminhos de propagação da luz, ou seja, os raios podem percorrer o interior da fibra ótica por vários caminhos. São mais grossas que as monomodo.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
- T
IPOS
São classificadas em 2 grandes grupos:
Fibras monomodo (SMF – Single Mode Fiber) – possuem um
único modo de propagação da luz, ou seja, os raios percorrem o interior da fibra ótica por um só caminho. São mais finas, exigindo técnicas de alta precisão para poder realizar conexões entre segmentos de fibras. Conseguem ter maior comprimento e desempenho do que as MMF.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
- C
ONETORES
Os conetores mais comuns para fibra ótica são:
LC (Lucent Connector) – foi desenvolvido pela Lucent. É muito
utilizado nas fibras monomodo e em transceivers 10 Gigabit
Ethernet.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
- C
ONETORES
Os conetores mais comuns para fibra ótica são:
SC (Snap-in Connector) – é um conector muito simples e eficiente,
que usa um sistema simples de encaixe. É bastante utilizado nas redes Gigabit, tanto em cabos multimodo como monomodo.
Tem como desvantagem o seu tamanho, cada conetor SC tem a
dimensão de 2 conectores RJ45 e quase 2 vezes maior que o conector LC.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
- C
ONETORES
Os conetores mais comuns para fibra ótica são:
ST (Straight Tip) – é um conector muito parecido com os
conectores BNC. Na sua ponta existe um tubo cilíndrico branco que é responsável por conduzir o núcleo da fibra e fixá-lo dentro do conector.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
- C
ONETORES
Os conetores mais comuns para fibra ótica são:
MT-RJ (Mechanical Tranfer Registered Jack) – é um conector
compacto. A sua utilização tem vindo a crescer.
C
ABOS
DE
F
IBRA
Ó
TICA
- C
ONETORES
É possível utilizar conectores diferentes nos dois lados do
cabo, usando conetores LC de um lado e conetores SC do
outro lado.
Cada conector tem as suas particularidades e a escolha de
qual utilizar tem a ver com a exigência dos fabricantes dos
equipamentos onde pretendemos ligar a fibra.
M
EIOS
SEM
FIOS
As tecnologias mais importantes utilizam:
ondas de rádio microondas
radiação infravermelha raios laser
M
EIOS
SEM
FIOS
- R
ÁDIO
Propagam-se limitadas pela altura da atmosfera e seguem
a curvatura da Terra.
Propagam-se em todas as direções a partir do emissor de
sinal.
Os emissores estão colocados, normalmente, em antenas de
altura variável ou instalados em locais de grande altitude
para que as emissões cheguem mais longe.
M
EIOS
SEM
FIOS
– M
ICRO
-
ONDAS
A transmissão é direcional e necessita de uma linha de
vista, ou seja, o emissor e o recetor têm que se ver.
A distância de 50km serve de referência devido à curvatura
da Terra (esta distância também depende da altura da
antena e da sua posição).
M
EIOS
SEM
FIOS
– M
ICRO
-
ONDAS
Quando não é possível ter uma linha de vista entre o
emissor e o recetor, são utilizados repetidores para a
transmissão.
Sendo esta uma alternativa para as transmissões onde não viável a instalação de cabos (torna-se mais barato construir postes de 50 em 50km do que soterrar um cabo de cobre, alumínio ou fibra).
M
EIOS
SEM
FIOS
– M
ICRO
-
ONDAS
Neste tipo de transmissão, a informação pode ser
capturada por outras pessoas e é sensível a
interferências provocadas por outras fontes de sinais na
mesma banda de frequência da rede, por tempestades ou
outros fenómenos atmosféricos.
Nas ligações micro-ondas podemos ter:
Ligações terrestres – usadas na interligação de redes privadas quando há linha de vista entre emissor e recetor.
Ligações terra-satélite – usadas para interligar estações
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Para a ligação de redes locais ou alargadas são utilizados
dispositivos designados por interligação.
Esses dispositivos são:
Repetidor Hub Switch Bridge Router Gateway Modem 38
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Repetidor
Assim, o Repetidor é o dispositivo que amplia o sinal ao
longo da rede.
São utilizados de 185 em 185 metros porque o comprimento da cablagem é limitado e se não respeitarmos o limite o sinal poderá não chegar ao destino desejado.
O “caminho” existente entre repetidores chama-se segmento.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Repetidor
Qualquer cabo elétrico utilizado numa rede de área local tem um alcance limitado em relação à propagação do sinal.
Os cabos de pares entrelaçados têm um limite variável, que pode situar-se entre os 5 e os 100 metros (conforme a qualidade do cabo).
Os cabos coaxiais podem ir até cerca dos 180 metros.
Os cabos de fibra ótica têm um alcance maior que pode situar-se à volta dos 2 km.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Repetidor
Os repetidores não efetuam qualquer mudança na informação que recebem nem analisam endereços (origem e destino), apenas os repetem.
Atualmente, os repetidores estão em desuso em redes
locais cabladas, na medida em que um planeamento correto
da rede deve evitar a sua necessidade, dimensionando-se as ligações de acordo com os comprimentos máximos dos cabos. Em redes sem fios podem ser muito úteis.
Nas redes atuais, existem dispositivos que fazem o papel dos repetidores (Hubs ativos).
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Hub
Serve para interligar diversos computadores quando a
topologia física usada é a de estrela.
De cada computador individual sai um cabo que é ligado a uma ficha do hub. Caso exista algum problema num cabo ou ficha somente aquele computador deixa de comunicar.
Internamente tem uma topologia em barramento e portanto os
dados enviados por um computador são transmitidos
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Hub
Existem dois tipos de hubs:
Hub Passivo – concentra as ligações da estrela sem ampliar os sinais envolvidos nas transmissões.
Hub Ativo – concentra as ligações da estrela e realiza o papel de repetidor, amplificando os sinais.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Switch
Dispositivo comutador que tem a mesma função que o hub,
tendo um funcionamento interno diferente.
Internamente tem uma topologia de comutação de portas,
isto é, se dois computadores estiverem a comunicar as duas portas comutam e interligam-se de modo a que os outros computadores possam também comunicar em simultâneo (ligação realizada entre dois pontos). Nunca há colisões porque os switches são
full-duplex.
Encaminha os pacotes para o destinatário correto pois
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Switch
Os switches agregam avanços tecnológicos capazes de aumentar a velocidade da rede.
Um switch tem o mesmo aspeto de um hub, mas é apenas o aspeto.
Existem, também, os virtual switches, que têm a funcionalidade de criar redes distintas dentro do mesmo
switch, para que os computadores de uma parte da rede não
tenham acesso a outra.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
46
No caso de um hub com portas a 10 e 100Mbps, se existir 1 computador a comunicar com uma placa a 10Mbps, as restantes comunicações funcionam a 10Mbps (mesmo que as outras máquinas tenham placas de rede a 100Mbps).
Numa mesma situação utilizando
um switch, o funcionamento altera-se.
Se um computador tiver um placa a
10Mbps e comunicar com outro pc com uma placa de 100Mbps, a comunicação será a 10Mbps.
Mas se, ao mesmo tempo, houver 2
computadores a comunicarem a 100Mbps, a comunicação será realizada a 100Mbps, pois são criados caminhos diferentes.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Bridge
Dispositivo que permite interligar dois ou mais
segmentos LAN, transferindo a informação de um segmento a outro.
Funciona como um filtro, permitindo a separação do
tráfego entre dois segmentos, evitando a propagação de informação sem interesse para outros segmentos.
O endereçamento utilizado é o endereçamento MAC das placas de rede (endereçamento físico).
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Bridge
Quando a bridge recebe uma mensagem de um segmento e conclui, após análise do endereço físico do destinatário, que ele se encontra noutro segmento, efectua a transferência entre segmentos. Caso contrário, não procede a qualquer transferência.
Permitem dividir uma rede local em duas ou interligar duas redes já existentes e gerir o tráfego entre essas sub-redes resultantes.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Bridge
A bridge sabe quem está à sua esquerda e quem está à sua direita e regista os endereços.
Desta forma ela apenas encaminha mensagens para uma sub-rede se o destinatário lá estiver.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Bridge
Como funciona uma bridge?
Verifica se recebeu, se tiver erros, é descartada.
verifica o endereço da estação de destino para saber em que segmento da rede ela se encontra.
se a estação de destino estiver no mesmo segmento da estação emissora, a trama é eliminada.
se a estação de destino não estiver no mesmo segmento da estação emissora, a frame é encaminhada para o segmento devido.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Router
Dispositivo que serve para interligar duas ou mais redes
distintas. Exemplo: ligação de uma rede local com vários
computadores à Internet.
Pode interligar redes com arquitecturas distintas (rede Token
Ring, Ethernet, X.25).
Decide qual o caminho a tomar para o envio. A decisão é baseada em
dois critérios:
o caminho mais curto.
o caminho mais descongestionado.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Router
Opera na camada de rede e utiliza um endereçamento
lógico (endereço IP).
O endereçamento e feito através de uma tabela de routing (mapa da rede) que permite localizar os computadores e
routers a que está ligado.
Quando um dos computadores tenta aceder a um endereço, o router analisa se esse endereço existe na rede local, se não o
encontrar , faz uma ligação para o exterior.
Quando obtiver resposta envia a informação para o computador.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Router
Fisicamente um router pode ser:
Um equipamento independente.
Um computador com software adequado — podemos usar o sistema operativo Linux, pois este tipo de serviço já vem incluído nas distribuições de Linux mais conhecidas. Configurando-se o serviço de router, o computador faz o reencaminhamento das ligações.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
54
Uma bridge apenas é capaz de discriminar se uma mensagem se destina a um ponto na sua sub-rede de origem ou a um ponto numa outra sub-rede.
Um router analisa e processa os endereços dos pacotes de dados a um nível superior, sendo capaz de determinar qual ao melhor percurso para uma mensagem atingir o seu destino.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Gateway
Chamada de porta de saída.
É um sistema de interligação de redes distintas. Pode ser implementado:
em software em hardware
combinação das duas
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Gateway
A gateway efetua a conversão entre vários protocolos de transportes de dados. Geralmente é associado a uma rede devido a sua capacidade de conversão. Exemplo: o software de gestão de e-mail para redes mais comuns (Microsoft Exchange) não comunicam diretamente com os servidores de e-mail da Internet sem o uso de uma gateway.
A gateway traduz as mensagens de e-mail com o formato utilizado nas redes do tipo LAN em mensagens com o formato
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
57
Os routers e os gateway são dispositivos fundamentais da
interligação dos largos milhares de redes que constituem a Internet.
São eles que desempenham a função de encaminhar as
mensagens da sua rede de origem à rede de destino.
Determina os melhores percursos que nem sempre são os mais curtos em extensão, mas os que se apresentam disponíveis, menos congestionados ou com melhores níveis de desempenho.
E
QUIPAMENTOS
DE
I
NTERLIGAÇÃO
DE
R
EDES
Modem
Dispositivo que converte os sinais digitais em sinais capazes de serem transmitidos pelas linhas telefónicas (sinais analógicos).
Se o computador estiver ligado por modem a uma linha telefónica analógica ou digital ou a um circuito de televisão por cabo, os modems utilizados serão diferentes.
Neste sentido, temos que ter um modem adequado a cada circuito de transmissão para que a modulação e desmodulação sejam realizadas adequadamente.