Redes de Computadores. Topologias de Rede. Topologias das Redes. O Avanço das Redes. O Avanço das Redes. LAN - Local Area Network

Redes de Computadores

Tecnologia Ethernet Tecnologias Wireless

Módulo 2

Prof. Engº Ricardo Luís Rodrigues Peres

Topologias de Rede



Quais as topologias

disponíveis?



Onde são utilizadas?



Quais as limitações

envolvidas?

Topologias das Redes

Rede Local (LAN)

Sistema Campus (CAN)

Rede Metropolitana (MAN)

Rede de longa distância (WAN)

O Avanço das Redes

O Avanço das Redes

Os principais dispositivos ou

equipamentos ativos utilizados em uma rede local são:

Repetidores ou Bridges Hubs

Switches Roteadores

Estes equipamentos serão estudados no próximo módulo.

LAN - Local Area Network

• Uma LAN é um ambiente de rede que conecta computadores e dispositivos de rede dentro de um mesmo prédio, seja em uma única sala ou em um conjunto de salas e ente andares do prédio.

• Pode interligar prédios próximos, sendo esta parte da estrutura chamada de Sistema Campus (CAN)

• Refere-se, portanto, a uma combinação de hardware, software e mídia de transmissão em um espaço geográfico relativamente pequeno.

• As LANs não utilizam nem o cabeamento e nem os serviços das empresas de telecomunicações. => a exceção hoje está no acesso à Internet

Switch Switch Switch ATM 100 Mbps (UTP 100 base-T ) 10 Mbps 100 a 1000 Mbps Router Servidores de Arquivos impressora Print Server

Ambiente LAN típico

LAN - Local Area Network

As principais características da LAN são:

A rede se refere a uma combinação de hardware (equipamentos), software (protocolos e S.O.) e mídia de transmissão (cabos) relativamente simples. As LANs trabalham com vários computadores (normalmente PCs) que têm acesso a um mesmo tipo de meio de comunicação (cabeamento) em grande velocidade (grande largura de banda). Fornece acesso em tempo integral aos serviços e equipamentos localmente disponíveis.

CAN - Campus Area Network

Uma CAN é uma rede que interliga Redes Locais dentro de um mesmo terreno, a distâncias de até 2 ou 3 km, ou seja, prove a conectividade entre prédios próximos dentro de uma mesma área.

Uma CAN não utiliza o cabeamento ou os serviços das empresas de telecomunicações.

Nas normas de Cabeamento Estruturado está descrita como parte da estrutura de cabeamento adotada e é identificada comoSistema Campus (Campus Backbone)

Na prática, é uma extensão do conceito de Rede Local - LAN.

MAN - Metropolitan Area Network

entre os pontos conectados não excedem a 10 ou 20 km;

• Conecta sitesou redes locais dentro de uma mesma área metropolitana;

• Normalmente utiliza serviços públicos de uma empresa de telecomunicações, mas podem ser utilizados meios de transmissão próprios, tais como WIRELESS (links a laser ou por rádio-freqüência) e Fibras Ópticas.

WAN – Wide Area Network

Uma WAN conecta redes de diferentes localidades com distâncias entre si variando em até milhares de km, oferecendo conectividade em âmbito regional, nacional ou internacional. A infra-estrutura normalmente é fornecida pelas operadoras de telecomunicações de longa distância, através de equipamentos e protocolos específicos.

Nosso principal exemplo é a Internet.

As principais características da WAN são:

•

•

 Isto implica em conexões seriais de vários tipos, assegurando a largura de banda desejada ou disponível em cada área geográfica.

A escolha da tecnologia sofre forte pressão da relação preço do serviço versus largura de banda requerida

Os principais dispositivos da WAN são: Roteadores -- oferecem muitos serviços, incluindo portas

para interface com a WAN e de internetworking

Switches– podem conectam-se na largura de banda de WAN para a comunicação por voz, dados e vídeo (ATM)

Modems - fazem interface dos serviços de voz; a

interface com os serviços T1/E1; e com os serviços de Linha de Assinante Digital (xDSL)

Servidores de comunicação -- concentram as

comunicações do usuário e administram os acessos à rede externa e validam os que vêm da rede externa.

WAN – Wide Area Network

Padrões WAN:

 ITU-T-lnternational Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector

 ISO-International Organization for Standardization  IETF-lnternet Engineering Task Force  EIA-Electronic lndustries Association

Incluem também várias interfaces de conexão e protocolos.

WAN – Wide Area Network

Exemplos de Tecnologias WAN:

Serviços comutados por circuito:

•Narrowband ISDN (Integrated Services Digital

Network): O RDSI em banda estreita

Serviços comutados por pacotes: •X25, Frame Relay

Serviços comutados por células: •ATM (Asynchronous Transfer Mode) Serviços digitais dedicados (T1,T3 e E1,E3)

•xDSL (Digital Subscriber Line e família) •SONET (Synchronous Optical Network)

WAN – Wide Area Network

_{Crescimento das LANs no mercado}

Redes Locais

 A tecnologia de rede local evoluiu rapidamente tanto em velocidade como em confiabilidade e performance.

 O custo desta tecnologia caiu muito,

barateando a conexão dos computadores, que também diminuíram de preço no mesmo período.

 Passa a ser utilizada em diferentes ramos de atividades:

 indústrias, bancos, hospitais, comércio,

 órgãos governamentais, transportes, etc.

As três tecnologias de LAN cabeada mais utilizadas no mundo possuiam características bastante distintas, cada uma delas baseada em sua própria topologia física, topologia lógica e meios físicos (cabos e conectores).

Ethernet (usada até hoje!) Token-Ring

FDDI Falaremos sobre cada uma delas!

As tecnologias de Rede Local

_{NORMAS IEEE}

_{(Aplicáveis a LAN)}

O IEEE (Institute of Electrical and Electronic

Engineers) é uma organização norte americana

responsável por desenvolver padrões e, neste particular, normas para a arquitetura de redes locais.

Fundado em 1884 com o propósito de desenvolver teorias e práticas nos campos de engenharia elétrica. Mais tarde, passou a atuar nos campos de engenharia eletrônica e computacional.

A Série IEEE/802.X - ISO/8802.X

Em 1985, o comitê do Computer Society's Project 802 do

Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)

publicou uma série de padrões para as camadas Física e de Link de Dados (ou Enlace) do modelo OSI, os quais foram adotados pelo ANSI (American National Standard

Institute).

Esses padrões foram também revisados e publicados pela ISO, onde são chamados de protocolos ISO 8802.

NORMAS IEEE

(Aplicáveis a LAN)

Resumo de Protocolos IEEE 802.X:

•IEEE 802.2 Implementação de protocolos •IEEE 802.3 Especificações de Ethernet •IEEE 802.4 Redes Industriais

•IEEE 802.5 Especificações Token-Ring •IEEE 802.6 Implementações de MAN

•IEEE 802.9 Transmissão de dados baixa veloc. •IEEE 802.11 Implementações Wireless-WIFI •IEEE 802.12Implementações 100VG-AnyLAN •IEEE 802.16Implementações Wireless-WIMAX Desativada

Desativada Desativada

NORMAS IEEE

(Aplicáveis a LAN)

Desuso Desuso

Redes Locais Ethernet

 O padrão de protocolo Ethernet tornou-se a tecnologia de LAN mais utilizada em todo o mundo.

 Desenvolvido pela Xerox, DEC e Intel em 1972, com uma largura de banda de 1 Mbps, foi disponibilizado ao mercado gratuitamente. Mais tarde, foi padronizado pelo IEEE na velocidade de 10 Mbps.

 A primeira aplicação comercial de LAN Ethernet foi em topologia de barramento, utilizando cabo coaxial.

 O custo de instalação, manutenção e gerenciamento é relativamente baixo.

 Pode operar com vários tipos de meios físicos:

par trançado, fibra óptica e rede sem fio.

Redes Locais Ethernet

Topologias



Topologia BARRAMENTO:

Inicialmente: 10BASE5 Cabo coaxial grosso -“Yellow Cable”

Utilização de transceiver -“Vampiro”

Evolução: 10BASE2 Cabo coaxial fino

-Cheapernet

Quanto maior o número de nós, maior era a quantidade de conexões e de problemas no cabeamento

Hoje os cabos coaxiais estão excluídos

das normas de cabeamento! Exceto em TV

Redes Locais Ethernet

Topologias



Topologia física em ESTRELA:

Padrões 10 Base-T, 100 Base-TX, 10 Base-FL, 100 Base-FX

Cabos UTP, par trançado sem blindagem, nas categorias 5E e 6 - 4 Pares (só usa 2 pares) e Fibras Ópticas MM.

Topologia lógica: barramento

Utilização de dispositivos de conexão conhecidos por hube switch

Redes Locais Ethernet

Topologia

 Vantagens (topologia física em estrela)  baixo custo de mão de obra e material para

manutenção e gerenciamento da rede:

• facilidade de identificação e correção de falhas físicas no sistema de cabeamento

• facilidade de manutenção nas estações • melhor organização do ambiente de rede • redução do tempo de parada da rede devido a

problemas físicos

• isolamento do sinal elétrico entre as estações de trabalho

O padrão ETHERNET – 10 Mbps

conectores

Hub - concentrador

cabos UTP - 100 ohms

10 base - 2 ( 185m ) 10 base - 5 ( 500m ) 10 base - T ( 100m ) 10 base - FL ( 2000m ) Interfaces de rede

Redes Locais Ethernet

Estrutura de frame Ethernet

O endereço padronizado pelo Ethernet vem gravado na placa de rede e permite que as estações de trabalho se reconheçam e enderecem mensagens.

Gargalo de rede ou Bottleneck

A lógica para transmissão das mensagens é definida pelo padrão CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection conexões com várias estações ponto de gargalo MEDIA EXPANSION PORT 1234567891011 12 13141516171819 20 212223 24 SEGMENT 1 SEGMENT 2 ALT PORT 1

COL L ISION/M ODE SEGMENT 3 123 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 LINK/PARTITION STATUS SERIAL

PORT NetWorthTM Series 3000 M ODE 1 - BACKPL ANE M ODE 2 - L INK M ODE 3 - PARTITION PORT/SEGMENT CONFIGURATION

Redes Locais Ethernet

Protocolo de Controle de Acesso ao Meio

MAC (Media Access Control)

Redes Locais Ethernet

Congestionamento de mensagens

associado ao grande número de mensagens dos usuários.

Como sanar os problemas de gargalo na rede?

1ª alternativa de solução:

Segmentação direta por meio de placas de rede instaladas no servidor, limitada ao número de slots disponíveis no servidor.

2ª alternativa de solução:

Aumentar a velocidade de transmissão das mensagens, conseguindo, com isto, maior performance

Segmentando a Rede

segmento 1

segmento 2 DIVISÃO DO TRÁFEGO

conexão com o servidor segmentado com placas derede e HUB’s

MEDIA EXPANSION PORT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 SEGMENT 1 SEGMENT 2 ALT PORT 1 COL L ISION/ M ODE SEGMENT 3 123 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 LINK/PARTITION STATUS SERIAL PORT Worth Net TM Series 3000 M ODE 1 - BACKPL ANE M ODE 2 - L INK M ODE 3 - PARTITION PORT/SEGMENT CONFIGURATION

Padrões diferenciados

MEDIA EXPANSIONPORT

123456789101112131415161718192021222324

SEGMENT 1 SEGMENT 2

ALT PORT 1 COL L ISION/M ODE

SEGMENT 3 1 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 161718192021222324 LINK/PARTITION STATUS SERIAL

PORT NetWorthTM Series 3000 M ODE 1 - BACKPL ANE M ODE 2 - L INK M ODE 3 - PARTITION PORT/SEGMENT CONFIGURATION Fast Ethernet Ethernet 10 Mbps 100 Mbps

Redes Locais Fast Ethernet

Fast Ethernet (100BaseT)

•A tecnologia Fast Ethernet (100BaseTX) é uma versão de 100 Mbps da popular Ethernet 10BaseT, e foi adotada pelo IEEE como nova especificação em maio de 1995. •Essa tecnologia foi oficialmente denominada de padrão IEEE 802.3u e é um padrão suplementar ao já existente, o IEEE 802.3.

Redes Locais

Fast Ethernet –10 vezes mais rápido

100 BASE TX - 2 pares UTP (cat. 5) ou STP

100 BASE FX com 2 fibras ópticas (full-duplex) Opera em banda base -PCM em codificação Manchester

Mas qual é a diferença entre Ethernet e Fast-Ethernet?

Velocidade

Ethernet : 1 bit time = 1 bit/10 MHz = 100 ns Fast Ethernet: 1 bit time = 1 bit/100 MHz = 10 ns

Redes Locais

Gigabit Ethernet: + velocidade



1990 Ethernet 10Base-T



1995 Fast Ethernet 100 Base-TX - 802.3u



1996 Gigabit Ethernet 1000BaseT - 802.3z

GEA - Gigabit Ethernet Alliance

extensão da Ethernet e Fast Ethernet, mas com padrão de sinais elétricos diferenciado

pode rodar em cabos ópticos e metálicos (Cat.5E e Cat.6)

Mesmo padrão MAC utilizado pelo Ethernet de 10Mbps e de 100Mbps para acessar o meio físico:

CSMA/CD

operação em full-duplex => usa os 4 pares

O Gigabit Ethernet é apontado como o padrão para a ligação entre os servidores.

É preciso se ter atenção para utilização de material

categoria 6(recomendado)

Redes Locais

Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet - topologia

• 1000 base T - 100m cat.6 • 1000 base SX - 275m MMF •1000 base LX - 550m MMF • 1000 base LX - 5000m SMF

Redes Locais Gigabit Ethernet

O padrão IEEE 1.000BaseT

•Cada seção opera a 250 Mbps com 2 bits por símbolo, com uma taxa de 125 Msímbolos/s.

•O throughput (vazão) total é de 250 Mbps x 4 pares, que é igual a 1.000 Mbps ou 1 Gbps. 0 1 1 0 0 1 0 11 10 01 00 CLOCK binário 2 níveis binário 4 níveis

Padrão 10 Gigabit Ethernet

O grupo intitulado HSSG (Higher Speed Study Group), foi criado para estudar velocidades superiores a 1Gbps.

Estudos levaram à viabilidade do 10 Gbps Ethernet conhecido como 10 GE, como suporte a aplicações em MAN, WAN e LAN sobre fibras ópticas.

Os principais objetivos do grupo (HSSG) foram os seguintes :

Preservar o formato do frame 802.3 ;

Preservar o tamanho mínimo e máximo do frame ; Suportar somente operações em full-duplex ; Suportar topologias em estrela ;

Prover suporte a distâncias como :

- 02 Km, 10 Km e 40 Km sobre fibras SM ; - 100m sobre fibras MM (62,5/125); - 300m sobre fibras MM ( 50/125 ).

Padrão de meios físicos

Meio físico: canal por onde trafegam as informações na rede

Cabo UTP: cat. 5E ou cat. 6 – CM ou CMR

fibras ópticas multimodo 62,5/125 micron ou 50/125 micron

fibras ópticas monomodo 9/125 ou 8/125 micron

Sistemas de comunicação sem fio – wireless em tecnologias WIFI e WIMAX

Soluções WIRELESS

Redes sem fio => operam como as redes locais convencionais (mesmos protocolos)

Viabilizam o acesso aos servidores e aos demais equipamentos da rede sem o uso de cabos:

Infravermelho, LASER ou RF (Rádio-freqüência) Ainda apresentam variadas taxas de transmissão, a

depender da tecnologia adotada.

Soluções WIRELESS

IEEE 802.11: WIFI - Wireless Fidelity LAN • O funcionamento do 'Wi-Fi' é simples. Para se ter

acesso à Internet através de uma rede Wi-Fi (também conhecida como Wlan) deve-se estar na área de cobertura de um ponto de acesso (normalmente conhecido por hotspot e que pode estar em local público ou privado) e usar um dispositivo móvel, como um computador portátil, um

Table PC ou um PDA (assistente pessoal digital) com

capacidade de comunicação Wireless.

Soluções WIRELESS

IEEE 802.11: WIFI - Wireless Fidelity LAN • Os pontos de acesso do Wi-Fi (hotspots) são

distribuídos dentro dos prédios e têm alcance limitado: o sinal só alcança 100 metros, em média, a uma velocidade máxima de até 11 Mbps. Acontece que o acesso e a velocidade dependem de uma série de fatores e, geralmente, não se chega a esse valor. • Um roteador genérico de Wi-Fi permite a cobertura de

45m em ambiente interno e cerca de 90m externo. Para distâncias maiores, é preciso criar redes de múltiplos pontos de acesso.

Soluções WIRELESS

• IEEE 802.11 a: Padrão wi-fi para freqüência 5Ghz com capacidade teórica de 24Mbps (em desuso).

• IEEE 802.11 b: Padrão wi-fi para freqüência 2,4 Ghz com capacidade teórica de 11Mbps. É o mais usado!

Este padrão utiliza DSSS (Direct Sequency Spread Spectrum– Seqüência Direta de Espalhamento de Espectro) para diminuição de interferência.

• IEEE 802.11 g: Padrão wi-fi para freqüência 2,4 Ghz com capacidade teórica de 54Mbps.

• IEEE 802.11 i: Wi-Fi Protected Access (WPA e WPA 2) padrão de segurança.

Soluções WIRELESS

 A tecnologia WiMax (IEEE 802.16) se encaixa na categoria de WMAN (wireless metropolitan area network) e promete levar acesso de alta velocidade a equipamentos mais remotos (conceito de "last mile“).  Qualquer pessoa em qualquer lugar, através de

diversos tipos de aparelhos (desktop, notebook ou handheld), poderá acessar a web em alta velocidade.  A transmissão do sinal WiMax é bem parecida com a de

um telefone celular. Um torre central envia o sinal para várias outras torres espalhadas e, estas, multiplicam o sinal para chegar aos receptores.

 Em condições ideais o sinal alcança um raio de até 50 km e velocidade de 75 Mbps.

Soluções WIRELESS

 A transmissão do sinal WiMax é bem parecida com a de um telefone celular. Um torre central envia o sinal para várias outras torres espalhadas e, estas, multiplicam o sinal para chegar aos receptores.

 Em condições ideais o sinal alcança um raio de até 50 km e velocidade de 75 Mbps.

 As empresas-líderes na tecnologia são Intel, Airspan Networks, Alvarion, AT&T, Aperto Networks, British Telecom, Fujitsu, KT Corp, Samsung, Sprint Nextel, Wi-LAN e ZTE Corporation.

Soluções WIRELESS

Alguns detalhes técnicos do WiMax

WiMax vem de Worldwide Interoperability for Microwave Access (Interoperabilidade mundial para acesso de microondas). O nome é a "máscara" da definição técnica da norma 802.16a, um novo padrão sem fio que foi aprovado em janeiro de 2005 no WiMax Forum, que reuniu mais de 60 companhias do setor. Grande largura de banda: uma estação-base pode permitir simultaneamente o acesso de mais de 60 empresas com conectividade do tipo T1/E1 ou centenas de residências com conexões DSL.

As empresas-líderes na tecnologia são Intel, Airspan Networks, Alvarion, AT&T, Aperto Networks, British Telecom, Fujitsu, KT Corp, Samsung, Sprint Nextel, Wi-LAN e ZTE Corporation.

Soluções WIRELESS

Alguns detalhes técnicos do WiMax

Independência de protocolo: pode transportar IP, Ethernet, ATM e outros.

Serviços agregados: pode transmitir Voz sobre IP, dados, vídeos, etc.

Compatibilidade: é compatível com as antenas de telefonia de terceira geração (chamadas de "antenas inteligentes") que, graças à emissão de feixe demarcado, apontam constantemente ao receptor, mesmo que em movimento.

Soluções WIRELESS

 Os visionários dizem que se poderá dividir a história da internet em antes e depois do WiMax.

 Antes, as pessoas só podiam acessar a internet através de pontos físicos pré-estabelecidos, como cyber-cafés, salas de aeroporto com cobertura Wi-Fi ou através do computador residencial.

 Depois do WiMax, as pessoas poderão acessar a web a partir de qualquer lugar: no camping, na rodovia, no sítio ou no Cristo Redentor!

Uma variante da tecnologia wireless está sendo bastante empregada em sistemas de telefonia FIXA e em acessos a INTERNET via rádio. Enquadra-se no conceito de LAST MILE (última milha) e é conhecida por WLL ou WIRELESS LOCAL LOOP.

Soluções WIRELESS

Wireless Local Loop

Uma outra aplicação consiste na implementação de um sistema de distribuição de dados do tipo

ponto-a-multiponto, ou seja a partir de um ponto central, que

possui acesso a INTERNET, é oferecida, por meio de uma antena OMNI-DIRECIONAL, banda de acesso para ser compartilhada por várias LAN’s , formando assim uma MAN.

Esta solução normalmente é oferecida por um provedor para condomínios de casas ou grupo de pequenas empresas.

Soluções WIRELESS

Links a laser

Os enlaces a laser, como opção para o wireless, permitem a transmissão de sinais entre 2 pontos a distâncias da ordem de 1500m, sem a necessidade da instalação de cabos ou reserva de espectro de freqüência.

As velocidades são compatíveis com o padrão ethernet (10Mbps) e o link inclui conversores eletro-óptico e opto-elétrico, e telescópios transmissor e receptor de alta resolução.

São normalmente usados em área externa, interligando LANs existentes dentro dois prédios e onde não seja possível passar os cabos ópticos.

“The State of the Art”

Padrão 10Base-T - 10 Mbps UTP –utilizado em pequenas redes ou no usuário final departamental que não tenha requisitos especiais.

Fast Ethernet 100BaseT 100 Mbps -para redes de melhor desempenho e em sistema primário(ligação sala de usuário – CPD).

Gigabit Ethernet - 1 Gbps –interligação entre servidores e switches no CPD, ou ligação entre o switch central e os switches departamentais (sistema primário).

Recomenda-se o uso de equipamentos do tipo SWITCH nas redes locais.

Surge a especificação 10 Gigabit – 10 Gbps

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Tecnologia Ethernet Tecnologias Wireless

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