ADMINISTRAÇÃO
2º Período
ADMINISTRAÇÃO
2º Período
3º Período
3° Período
Evanderson Santos de Almeida
Silvéria Aparecida Basniak Schier
Apresentação
Seja bem vindo ao conteúdo da disciplina de Redes de Computado-res. Com certeza você deve estar cheio de dúvidas e perguntas sobre essa fascinante área da tecnologia da informação, não é verdade?
Nos últimos anos, a necessidade de troca de informação de forma mais rápida e eficiente e, ainda, a necessidade de redução de custos com equipamentos de informática proporcionaram o crescimento da utiliza-ção das redes de computadores dentro dos mais variados ambientes da sociedade, sejam nas casas, escritórios, grandes empresas e em órgãos do governo. Esse crescimento foi impulsionado devido à possibilidade de compartilhamento dos recursos tecnológicos, tais como impressoras, scan-ners, armazenamento de arquivos, programas aplicativos, entre outros.
O nosso objetivo, nesta disciplina, é fazer você entender como se dá o processo de comunicação entre os mais variados componentes de uma rede de computadores. Você ainda poderá observar, no decorrer de nos-sas aulas, que uma rede de computadores não é composta tão somente por computadores. Ela também é composta por diferentes tipos de equipa-mentos e programas de computador com as mais variadas funções dentro do ambiente computacional.
Compreenderá que, para os diferentes tipos de equipamentos e pro-gramas trocarem informações e compartilharem recursos entre eles, faz-se necessário estabelecimento de um meio de comunicação comum entre todos os participantes dessa rede, ou seja, todos devem falar a mesma língua, o que chamamos de protocolo. A compreensão dessa forma de comunicação será a base para nossas disciplinas futuras, nas quais conheceremos mais recursos tecnológicos que uma rede de computadores pode nos oferecer.
Esperamos que você goste da disciplina e que consiga, em um futuro próximo, realizar o dimensionamento e especificação de uma infra-estrutura tecnológica para suportar os diversos tipos de sistemas de informação.
Vice-Reitor
Lívio William Reis de Carvalho Pró-Reitor de Graduação Galileu Marcos Guarenghi
Pró-Reitor de Pós-Graduação e Extensão Claudemir Andreaci
Pró-Reitora de Pesquisa Antônia Custódia Pedreira
Pró-Reitora de Administração e Finanças Maria Valdênia Rodrigues Noleto Diretor de EaD e Tecnologias Educacionais Marcelo Liberato
Coordenador Pedagógico Geraldo da Silva Gomes Coordenador do Curso Igor Yepes
EADCON – Empresa de Educação Continuada Ltda
Diretor Presidente
Luiz Carlos Borges da Silveira Diretor Executivo
Luiz Carlos Borges da Silveira Filho Diretor de Desenvolvimento de Produto
Material Didático – Equipe Unitins Coordenação Editorial
Maria Lourdes F. G. Aires Assessoria Editorial
Marinalva do Rêgo Barros Silva Assessoria Produção Gráfica Katia Gomes da Silva Revisão Lingüístico-Textual Silvéria Aparecida Basniak Schier Revisão Digital
Katia Gomes da Silva Projeto Gráfico Douglas Donizeti Soares Irenides Teixeira Katia Gomes da Silva Programação Visual Douglas Donizeti Soares Katia Gomes da Silva
Material Didático – Equipe Univali Coordenação Geral - Gerência de EaD Margarete Lazzaris Kleis
Coordenação Técnica e Logística Jeane Cristina de Oliveira Cardoso Coordenação de Curso
Luis Carlos Martins Editoração Gráfica
Delinea Design Soluções Gráficas e Digitais LTDA Coordenação Editorial
Charlie Anderson Olsen Larissa Kleis Pereira Logística Editorial Michael Bernardini Diagramação Regina Cortellini Ilustração Alexandre Beck Reitor
José Roberto Provesi Vice-Reitor
Mário César dos Santos Procurador Geral Vilson Sandrini Filho Secretário Executivo Nilson Scheidt Pró-Reitora de Ensino Amândia Maria de Borba
Pró-Reitor de Pesquisa, Pós-Graduação, Extensão e Cultura
Plano de Ensino
mada de rede. Camada de transporte. Camada de aplicação. Arquitetura TCP/IP. ObjEtivOs
Compreender os fundamentos de redes de computadores e de infra-es-•
trutura tecnológica necessária para suportar os sistemas de informações das organizações.
COntEúdO PrOgrAmátiCO
Introdução às redes de computadores: funcionamento, tipos, benefícios •
e topologias
Protocolos e o modelo de referência OSI • Camada física • Camada de enlace • Camada de rede • Camada de transporte • Camada de aplicação • Arquitetura TCP/IP •
FOROUZAN, Behrouz A. Comunicação de dados e redes de computadores. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
MORAES, Alexandre Fernandes. Redes de computadores: fundamentos. São Paulo: Érica, 2004.
PETERSON, Larry L.; DAVIE, Bruce S. Redes de computadores. 3. ed. Rio de Janeiro: Campus, 2004.
TANENBAUM, Andrew. S. Redes de computadores. 4. ed. Rio de Janeiro: Campus: Elsevier, 2004.
TORRES, Gabriel. Redes de computadores: curso completo. Rio de Janeiro: Axcel Books, 2001.
bibLiOgrAfiA COmPLEmEntAr
ODOM, Wendell. Cisco CCNA: guia de certificação do exame CCNA. Rio de Janeiro: Alta Books, 2002.
Aula 3 – Camada física ... 31
Aula 4 – Camada de enlace ... 43
Aula 5 – Camada de rede e de transporte ... 53
Aula 6 – Camadas de sessão, de apresentação e de aplicação ... 71
Aula 7 – Arquitetura TCP/IP ... 87
Aula 1
do sinal de fumaça ao e-mail
Objetivos
Esperamos que, ao final desta aula, você seja capaz de: identificar os componentes de uma rede e suas funções; •
entender como são classificadas e organizadas as redes. •
Pré-requisitos
Para você compreender bem esta aula, deverá ser capaz de con-ceituar e indicar a aplicação para os recursos de Tecnologia da In-formação (TI), presentes em uma rede local, tais como: computador, impressora, scanner, entre outros. Uma boa fonte sobre esse assunto está disponível no sítio do Clube do Hardware <HTTP://www.clube-dohardware.com.br>. Você deve fazer a leitura desse material afim de que possa entender a necessidade de se compartilhar os prováveis recursos disponíveis em uma rede.
introdução
A comunicação sempre foi uma necessidade humana observada através dos tempos, buscando sempre a aproximação entre as comunidades.
Nos livros de história, podemos encontrar diversas cenas de como as infor-mações podiam trazer ou gerar diversas formas de conhecimento, como, por exemplo, algumas tribos indígenas utilizavam o sinal de fumaça ou de tambo-res para se comunicar. Grandes conquistadotambo-res da história estabeleceram um sistema de mensageiros para se comunicar com seus generais em campos de batalhas e vice-versa. Há ainda registros históricos da utilização de pombos-correio para troca de informações no período de guerras.
A necessidade de comunicação nos levou à elaboração de métodos cada vez mais eficientes, como pode ser comprovado pelos diversos tipos de tecnolo-gias de comunicação existentes em nossos dias, como, por exemplo, o e-mail.
Iniciaremos a aula com um breve histórico sobre o computador. Depois falaremos sobre rede: funcionamento, tipos, benefícios, topologias.
1.1 Um breve histórico
Inicialmente os computadores trabalhavam de forma isolada, o processa-mento das informações era realizado em cada computador. Caso houvesse a necessidade de troca de informações de um computador para outro, era necessário que essas informações fossem copiadas em um disquete e, poste-riormente, levadas a outro computador. Esse processo ficou conhecido como DPL/DPC (disquete pra lá, disquete pra cá) (TORRES, 2001).
Quando foram criadas, as redes serviam apenas para transferência de dados de um computador para outro. A primeira rede de computadores co-nhecida foi a ARPANET, criada pela ARPA (Advanced Research and Projects Agency), com o objetivo de conectar os departamentos de pesquisa militares dos EUA (TORRES, 2001).
Segundo Torres (2001), na década de 1970, algumas universidades e outras instituições que realizavam trabalhos relativos à defesa tiveram per-missão para se conectar à ARPANET. A partir daí, a ARPANET evoluiu em tecnologia, abrangência geográfica e também na quantidade de serviços oferecidos aos seus usuários, até chegar ao que conhecemos hoje por IN-TERNET, que é a maior rede de computadores que existe na atualidade, com aproximadamente 1.173.109.925 de usuários em todo o mundo (http:// www.internetworldstats.com).
1.2 rede de computadores: o que é e como funciona
Para Odom (2002), podemos definir uma rede de computadores como sendo um sistema de comunicação de dados constituídos por meio da interligação entre computadores e outros dispositivos, distribuídos geograficamente com a finalidade de trocar informações e compartilhar recursos.
Figura 1 – Representação do processo de comunicação Fonte – Odom (2002) / Ilustração – Beck
Ainda segundo o autor, para haver comunicação, devemos lembrar que são necessários quatro elementos importantes. São eles:
emissor:
• é a parte que transmite/emite a informação, ou seja, repre-senta onde a informação é gerada;
receptor:
• é aquele que recebe a mensagem do emissor;
sinal:
• contém a mensagem composta por dados e informações;
meio
• de transmissão: interface ou caminho entre o emissor e o recep-tor, que tem a tarefa de transportar o sinal ou mensagem.
Os elementos necessários para a comunicação podem ser visualizados na figura 1.
Para explicar de forma mais clara esse processo, tomaremos como exem-plo um método de comunicação muito conhecido por todos nós: a carta.
Quando alguém deseja enviar uma carta a um ente querido, o remetente (emissor) escreve, em uma folha de papel, as novidades, perguntas e tudo mais que achar necessário (sinal). Posteriormente, coloca as folhas com a sua mensagem dentro do envelope (meio de transmissão), informa o remetente (receptor) e coloca a carta no correio (meio de transmissão). O correio ficará responsável por fazer a carta chegar até o remetente (receptor). Fácil não é?
Os componentes ou partes de uma rede são compostos por pessoas, hardware e software. Dentro dos componentes de hardware, podemos en-contrar os seguintes dispositivos, também conhecidos como nós:
Figura 2 - Placa de Rede Fonte – wikipedia.org computador:
• máquina capaz de executar vários tipos de tratamento automático de informações ou processamento de dados;
periféricos:
• aparelhos ou placas que enviam e recebem informações do computador, por exemplo, impressoras, scanners, entre outros;
meio físico de transmissão:
• é o sistema físico de comunicação
pelo qual os dados são transmitidos. É qualquer meio capaz de trans-portar informações eletromagnéticas. Pode ser por fio, cabo coaxial, fibra óptica e ainda o próprio ar;
dispositivos de ligação do computador à rede:
• são
disposi-tivos e/ou componentes que têm a função de promover o acesso do computador à rede de computadores. Por exemplo, placa de rede, modem, entre outros.
Uma rede tem ainda outros componentes comumente conhecidos como ati-vos e passiati-vos. Os atiati-vos de rede são equipamentos que têm capacidade de processamento de dados, ou seja, são dispositivos que fazem escolhas a partir de regras previamente definidas. Diferentemente dos ativos, os passivos de rede são dispositivos que não têm qualquer tipo de processamento, atuando, geralmente, como elo entre os nós e os ativos. (TANENBAUM, 2004).
Veremos agora a definição de alguns desses ativos e passivos de rede a partir de Tanenbaum (2004).
Bridges
• (pontes): interligam duas redes locais que utilizam
proto-colos distintos, ou ainda, dois segmentos da rede que usam o mesmo protocolo.
Figura 3 – Interligação de redes por meio de roteadores. Fonte – Odom (2002) / Ilustração – Beck
Routers
• (roteadores): determinam pelo qual caminho a
informa-ção deve seguir para chegar ao seu destinatário. Geralmente utilizado para troca de informação entre computadores em redes distintas ou geograficamente distantes. Observe os roteadores na figura 3.
Repeaters
• (repetidores): são utilizados para interligar redes com
a mesma tecnologia. Eles regeneram o sinal elétrico, amplificando-o para que consiga atingir maiores distâncias.
Hub
• (concentrador): equipamento que interliga vários
computado-res entre si. É indicado para pequenas redes, devido a sua tecnologia não trabalhar muito bem com grandes volumes de dados. Isso ocorre uma vez que ele envia as informações a todos os computadores que estão conectados a ele (broadcast).
Switch
• (comutador): tem a mesma função do hub, com o diferencial
que switch tem certa inteligência. Ele encaminha as informações que recebe somente para o computador ao qual a mensagem se destina (unicast). Gera, assim, um volume bem menor de tráfego de dados e maior segurança na troca de informações entre emissor e receptor.
1.3 tipos de rede
As redes de computadores podem ser classificadas de acordo com a sua abrangência geográfica, como, por exemplo, uma sala, um prédio, uma ci-dade, um país ou continente. Conforme Moraes (2004) os tipos de rede de computadores mais conhecidos são:
LAN (
• Local Area Network): ou rede de área local, são redes de
comunicação utilizadas para interligar equipamentos de rede com capa-cidade de atuação em uma área de no máximo 10 km de distância.
MAN (
• Metropolitan Area Network): ou rede de área
metropoli-tana, é uma rede de comunicação que abrange uma cidade, ou geral-mente uma área de 10 a 100 km.
WAN (
• Wide Area Network): ou rede de longa distância, é uma
rede de comunicação que permite atingir grandes distâncias como um país ou continente, ou seja, acima de 100 km. Normalmente formada por várias pequenas LANs.
Segundo Moraes (2004), existem ainda outras denominações de rede, como, por exemplo, PAN (Personal Area Network) ou rede de área pessoal, que é um sistema de comunicação de nós muito próximos um dos outros, ou seja, um computador interligado a outro para utilizar uma impressora compar-tilhada. Existe também a chamada CAN (Campus Area Network), que é um tipo de rede que interliga computadores em dois prédios diferentes, como em campus universitários ou prédios industriais.
1.4 Por que utilizar uma rede
Moraes (2004) afirma que trabalhar em rede traz sempre muitos benefí-cios para quem faz uso dessa tecnologia. Eis algumas delas:
a facilidade de compartilhamento de recursos físicos da rede
• :
é mais barato obviamente compartilhar impressoras, scanners, discos rí-gidos, do que comprar um para cada computador;
a possibilidade de compartilhamento de dados
• : um
compu-tador sem disco rígido é pouco funcional, contudo, em uma rede de computadores, pode ser utilizado normalmente como uma estação de trabalho. Com isso, você pode baixar consideravelmente o custo com aquisição de hardwares;
compartilhamento de aplicativos
• : é possível, por meio de uma
rede local, vários usuários compartilharem um mesmo programa insta-lado em um dos computadores interligados a essa rede.
Figura 4 – Topologia de rede em barramento Fonte – Odom (2002) / Ilustração – Beck
Pensando sobre o assunto
Para entender melhor a vantagem do uso de uma rede, imagine um supermercado no qual as caixas registradoras estão interligadas em rede e com acesso a uma única base de dados, com seu estoque permanentemente atualizado!
1.5 topologias de rede
A topologia de rede compreende a forma como os componentes de uma rede (computadores, hubs, switches, impressoras, entre outros) estão interliga-dos entre si (TORRES, 2001).
A topologia abrange três campos: físico, elétrico e lógico. Os campos físi-co e elétrifísi-co estão relacionados físi-com o cabeamento. O campo lógifísi-co refere-se à forma como a informação é tratada dentro da rede, como ela é transportada de um nó a outro, como ela está fisicamente organizada. (ODOM, 2002).
Torres (2001) apresenta as topologias de rede mais utilizadas e o dife-rencial entre cada uma delas.
Barramento:
• os nós estão ligados a um barramento central único. A interligação por meio dele é relativamente simples, em que cada nó está ligado a esse único cabo que o liga até o próximo nó. Cada nó das extremidades do cabo tem um componente chamado terminador, que além de indicar o término do barramento, também indica que não há mais nós daquele ponto em diante. Você pode visualizar a topolo-gia por barramento na figura 4.
Figura 5 – Topologia de rede em anel Fonte – Odom (2002) / Ilustração – Beck
Figura 6 – Topologia de rede em estrela Fonte – Odom (2002) / Ilustração – Beck Anel:
• os nós são interligados uns ao outros seqüencialmente de forma contínua, formando um caminho fechado em forma de anel. Esse anel não interliga de forma direta os nós, mas possibilita a comunicação entre eles por meio de repetidores em cada nó. Esse tipo de topologia permite o tráfego de informações em ambas as direções. Cada nó está ligado diretamente a outros dois nós, quando todos estão ativos. Uma grande desvantagem de uma rede em anel é que se algum nó falhar toda a comunicação pode ser comprometida. A topologia de rede de anel pode ser observada na figura 5.
Estrela:
• os nós estão interligados em um ponto central. Nessa topolo-gia, toda a comunicação passa obrigatoriamente por um ponto central inteligente, que garante que a informação enviada seja remetida so-mente ao destinatário correto. As redes estrela são as mais utilizadas na atualidade. Elas podem ser encontradas na maioria das redes em-presariais e domésticas. Observe essa topologia na figura 6.
Vejamos a seguir um quadro comparativo entre as topologias. Nele vere-mos as vantagens e as desvantagens de cada uma das topologias.
TOPOLOGIA VANTAGENS DESVANTAGENS
- É mais tolerante a falhas. A falha de um PC não afeta os demais. - Facilidade de acréscimo de computadores. - Gerenciamento centralizado. - Maior custo de instalação por necessitar de mais cabos. - Se o ponto central falhar, toda a rede irá falhar.
- Razoavelmente fácil de instalar.
- Requer menos cabos. - Desempenho uniforme. - Se um nó falhar, todos falham. - Dificuldade em isolar problemas. - Simples e de fácil instalação.
- Requer menos cabos. - Fácil de ampliar.
- A rede fica mais lenta em períodos de grande utilização. - Os problemas são
difíceis de isolar.
Fonte: Moraes (2004) / Ilustração – Beck
Portanto o uso de redes locais traz grandes vantagens para seus usuários, pois oferece um cem número de possibilidades de expansão e melhoria de serviços do cotidiano da empresa e/ou usuário doméstico. A adoção da tec-nologia a ser empregada na construção de uma rede local deve ser realizada por meio de estudos de caso ao qual se pretende atender, diante da enorme gama de possibilidades de recursos tecnológicos disponíveis atualmente.
síntese da aula
Nesta aula, aprendemos que as redes surgiram como necessidade de troca mais rápida e eficiente entre os computadores. Entendemos o conceito de rede de computadores como sendo um sistema de comunicação de dados constituído por meio da interligação entre computadores e outros dispositivos, distribuídos ge-ograficamente, com a finalidade de trocar informações e compartilhar recursos.
Compreendemos que, para haver comunicação, são necessários quatro
elementos importantes nesse processo: o emissor (transmite/emite a
por dados e informações); e o meio de transmissão (interface ou caminho en-tre o emissor e o receptor, que tem a tarefa de transportar o sinal ou mensagem).
Aprendemos que uma rede é composta por diversos recursos computa-cionais: impressoras, hubs, roteadores, computadores, softwares, entre outros, e que cada um deles exerce um papel diferenciado.
Estudamos que as redes de computadores podem ser classificadas de acordo com a sua abrangência geográfica e que os tipos de rede de com-putadores mais conhecidos são: as WANs (redes de longas distâncias), as
LANs (redes a uma pequena distância) e as MANs (redes metropolitanas).
Aprendemos também que a topologia de rede compreende a forma como os computadores, hubs, switches, impressoras, entre outros, estão conectados entre si. Analisamos as topologias de redes: barramento (nós estão ligados a um barramento central único);anel (nós interligados uns ao outros seqüencialmente
de forma contínua, formando um caminho fechado em forma de anel); estrela (nós interligados em um ponto central). Entre elas, a mais comum é a estrela por apresentar maiores vantagens quanto a falhas e questões de gerenciamento.
Atividades
1. A partir do estudo que realizamos, identifique as afirmativas verdadeiras
sobre a topologia de rede estrela.
a) É a menos utilizada, uma vez que, se um nó falhar, toda a rede irá parar de funcionar.
b) É de fácil instalação, contudo ela se torna muito lenta em períodos de grande utilização.
c) Toda a comunicação passa obrigatoriamente por um ponto central inte-ligente. Se o nó central falhar toda rede irá deixar de funcionar.
d) Facilita o acréscimo de computadores.
2. Dentro dos recursos computacionais que compõem uma rede, podemos
encontrar dois mais comumente utilizados, os hubs e os switches. Como dife-rença entre os dois, podemos afirmar que:
a) o switch, para se comunicar com os computadores que estão interligados a ele, diferentemente do hub, utiliza o que chamamos de unicast, ou seja, envia a informação somente para o computador ao qual se destina. b) o hub é um equipamento inteligente, porque a tecnologia de comunicação
c) quando o switch está enviando um sinal ao computador de destino ele ainda permite que outros computadores continuem trocando in-formações, uma vez que ele cria um canal exclusivo entre o emissor e o receptor.
d) não há diferença entre o hub e o switch.
3. Com relação à classificação das redes, assinale a alternativa incorreta.
a) As redes WAN são muito comuns dentro da Internet por se tratar de redes de grandes distâncias umas das outras.
b) Uma empresa, que possui sua matriz em Paris e outra em Nova York e que mantém os seus computadores interligados entre si (matriz e filial), tem uma rede metropolitana (MAN).
c) As redes conhecidas como LAN são mais comuns nas empresas e ór-gãos governamentais, por interligarem computadores que estão próxi-mos entre si.
d) Uma rede que interliga dois laboratórios de computadores, um em cada prédio, pode ser classificada também como CAN.
4. Assinale quais itens de hardware que podem ser compartilhados em
uma rede. a) Impressora b) Mouse c) Hard-disk (HD) d) Monitor e) Unidade de CD-ROM
Comentário das atividades
Na atividade 1, as alternativas corretas são (c) e (d). As alternativas (a) e (b) referem-se às topologias de anel e de barramento, respectivamen-te. Na atividade 2, alternativas corretas são (a) e (c), uma vez que (b) e
(d) não correspondem às características tecnológicas de um hub, ele não é
um equipamento “inteligente”, além do fato de que o broadcast traz alguns problemas sérios para os demais integrantes da rede, pois ocasiona tráfego desnecessário entre todos os dispositivos interligados, sendo, portanto, o hub bem diferente do switch. Na atividade 3, a alternativa incorreta é (b), uma vez que as redes interligadas a uma distância maior que 100 km são chama-das de WANs, as demais alternativas são afirmações verdadeiras sobre cada classificação de rede.
Caso você tenha respondido corretamente às atividades 1, 2 e 3, pa-rabéns! Conseguiu atingir um dos objetivos desta aula: entender como são classificadas e organizadas as redes. Se errou a(s) resposta(s), será necessário fazer uma revisão sobre as topologias de rede.
Por fim, na atividade 4, se você assinalou as alternativas (a), (c) e (e) significa que você compreendeu bem a respeito das possibilidades compar-tilhamento de recursos em uma rede. Se você escolheu as alternativas (b) e
(d), deve estudar melhor sobre o funcionamento dos hardwares que estão
envolvidos em uma rede.
referências
MORAES, Alexandre Fernandes. Redes de computadores: fundamentos. São Paulo: Érica, 2004.
ODOM, Wendell. Cisco CCNA: guia de certificação do exame CCNA. Rio de Janeiro: Alta Books, 2002.
TANENBAUM, Andrew. S. Redes de computadores. 4. ed. Rio de Janeiro: Campus: Elsevier, 2004.
TORRES, Gabriel. Redes de computadores: curso completo. Rio de Janeiro: Axcel Books, 2001.
WIKIPEDIA. Placa de rede. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/ Imagem:Network_card.jpg>. Acesso em: 10 set. 2007.
na próxima aula
Estudaremos mais detalhadamente como os componentes de uma rede fa-zem para trocar informações entre eles. Entenderemos a função do protocolo e suas camadas. Esperamos que você esteja preparado para conhecer como nunca sobre o processo de comunicação de uma rede. Até a próxima!
Aula 2
Protocolos e o modelo de referência Osi
Objetivos
Esperamos que, ao final desta aula, você seja capaz de:
compreender o papel do protocolo em um ambiente de rede; •
entender a importância do modelo de referência OSI para a constru-•
ção de protocolos de rede.
Pré-requisitos
Para seu desempenho satisfatório nesta aula, você deve ser capaz de identificar os componentes de uma rede e suas funções, além de entender sobre sua classifica-ção e sua organizaclassifica-ção, assuntos estudados na aula 1. Esse conhecimento é necessá-rio para que você possa compreender a importância do protocolo e suas camadas em cada estágio de comunicação dentro das redes. Caso você ainda tenha alguma dúvida sobre o conteúdo estudado na primeira aula, é recomendável que o revise.
introdução
Durante as últimas décadas, houve um grande aumento na quantidade e no ta-manho das redes de computadores. Várias redes foram criadas por meio de diferen-tes implementações de hardware e de software. Como resultado, muitas redes eram incompatíveis, ou seja, a comunicação entre elas, com diferentes especificações, tornou-se muito difícil ou simplesmente não eram capazes de trocar informações.
Como tentativa para resolver esse problema, a International Organization for Stan-dardization (ISO) realizou uma pesquisa sobre vários projetos de rede. A partir desse estudo, a ISO identificou a necessidade de se criar um modelo de rede para ajudar os desenvolvedores a implementar redes que poderiam comunicar-se e trabalhar juntas (interoperabilidade). Assim, a ISO lançou, em 1984, o modelo de referência OSI.
Nesta aula, começaremos a nos aprofundar um pouco mais sobre o pro-cesso de comunicação dos diversos componentes de uma rede de computado-res. Você compreenderá como o esquema de redes do modelo de referência OSI oferece suporte aos novos padrões de rede, conhecerá o caminho por onde as informações são transmitidas até chegar ao seu destino.
2.1 Protocolos
Segundo Tanenbaum (2004), um protocolo de rede é definido como um
padrão que possibilita a comunicação entre os nós, uma “linguagem”
usa-da pelos dispositivos de rede para que consigam trocar informações entre si. Podemos definir, ainda, como um conjunto de regras que tornam mais eficiente a comunicação em uma rede. Alguns exemplos comuns de protocolo são:
no Congresso, as normas de procedimento possibilitam que centenas •
de representantes se organizem, para dar vez a cada um para comu-nicar suas idéias de forma ordenada;
quando você está dirigindo, outros carros sinalizam (ou deveriam sinalizar) para •
virar à esquerda ou à direita. Sem isso, haveria uma grande confusão nas ruas; ao dirigirem um avião, os pilotos obedecem a regras muito específicas •
de comunicação com outros aviões e com o controle do tráfego aéreo; quando se atende o telefone, diz-se “Alô”, e a pessoa que ligou respon-•
de dizendo “Alô. Aqui fala... “ e assim por diante.
Cada tipo de protocolo funciona de forma personalizada, mas tem suas similaridades, já que todos são construídos para a mesma finalidade, que é o envio e recebimento de dados em rede (TANENBAUM, 2004).
Uma rede de computadores pode fazer uso de diversos tipos de protocolo, como, por exemplo, o TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX, entre outros (TORRES, 2001).
Pensando sobre o assunto
O protocolo TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) é o mais utilizado nas maiorias das redes de computadores de pequenas, médias e grandes empresas, sobretudo na Internet.
“
Um protocolo
de rede é
definido
como um
padrão que
possibilita a
comunicação
entre os nós.”
Segundo Odom (2002), os protocolos tratam alguns problemas de co-municação, como, por exemplo:
normalmente os computadores de uma rede compartilham o mesmo cabo e, •
com isso, todos os computadores recebem informações ao mesmo tempo; se o cabo estiver sendo usado, nenhuma transmissão deverá ser feita •
ao mesmo tempo;
se um arquivo muito grande estiver sendo transmitido, os demais dispo-•
sitivos terão de esperar muito;
poderão ocorrer transferências que corrompam os dados. •
Os protocolos são projetados de forma a solucionar os problemas ante-riormente apresentados. Por exemplo, uma solução é a divisão dos dados a serem transmitidos em quadros ou pacotes (também conhecido como comuta-ção de pacotes), otimizando assim o uso da rede. Assim várias transmissões são realizadas ao mesmo tempo por um mesmo caminho, por meio da interca-lação de pacotes (ODOM, 2002).
Pensando sobre o assunto
Como cada pacote contém a informação de endereço de origem e destino, cada computador utiliza apenas os dados que forem destinados a ele. As placas de rede têm endereços fixos, assim cada computador saberá a quem se destina o pacote.
2.2 O modelo de referência Osi (rm/Osi)
O modelo de referência OSI (Open Systems Interconnection) é um modelo de referência utilizado para padronização de protocolos, baseado na proposta elaborada pela ISO (International Standard Organization) (ODOM, 2002).
Segundo Odom (2002), o modelo de referência OSI não é utilizado ao pé da letra pelos protocolos, uma vez que sua estrutura não define a arquitetura de uma rede. Seu uso é extremamente didático, facilitando a compreensão de uma arquitetu-ra ideal de rede, tornando, ainda, mais fácil a compaarquitetu-ração entre outros protocolos. O modelo OSI pode ser aplicado tanto para WANs como para LANs, uma vez que as distâncias limitadas da LAN permitem que o seu protocolo de nível físico possa utilizar um meio de alta velocidade e baixa taxa de erros.
Figura 1 – Representação das camadas do modelo OSI / Ilustração – Beck
2.2.1 modelo em camadas
Odom (2002) expõe que o modelo OSI está dividido em sete camadas que podem ser reunidos em três grupos. Vamos analisá-los?
Rede: engloba as camadas de rede, enlace de dados e
físi-ca. São camadas de baixo nível que se preocupam com a trans-missão e recepção de dados por meio da rede.
Transporte: responsável por repassar os dados para as
ca-madas superiores de forma compreensível.
Aplicação: engloba as camadas de sessão, apresentação e
aplicação. São camadas de alto nível que colocam os dados rece-bidos em um padrão compreensível pelo programa (aplicação).
O número de camadas sete não é propriamente um número mágico, mas é um compromisso entre gerenciabilidade e
de-sempenho. Se fossem adotadas poucas camadas, significaria
um acúmulo de funções na mesma camada e maior dificuldade de implemen-tação; e, se fossem adotadas muitas camadas, poderia implicar em dificulda-de dificulda-de gerenciar um número grandificulda-de dificulda-de camadas (TANENBAUM, 2004).
Dividir a rede em sete camadas oferece algumas vantagens, tais como: decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais simples; •
padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o •
suporte por parte de vários fabricantes;
possibilita a comunicação entre tipos diferentes de
• hardware e de
software de rede;
evita que as modificações em uma camada afetem as outras, possibili-•
tando maior rapidez no seu desenvolvimento;
decompõe as comunicações de rede em partes menores, facilitando •
sua aprendizagem e compreensão.
Cada camada deve executar uma função bem definida dentro da estrutu-ra de um protocolo. Os limites entre essas camadas precisam ser escolhidos de modo a reduzir o fluxo de informações transportadas entre as interfaces. Cada uma delas deve oferecer serviços à imediatamente superior, e poderá utilizar os serviços da imediatamente inferior (ODOM, 2002).
“
Cada camada
OSI tem um
conjunto de
funções que
deve executar
para que
os pacotes
de dados
trafeguem de
uma origem a
um destino em
uma rede.”
2.2.2 resumo das funções de cada camada
Cada camada OSI tem um conjunto de funções que deve executar para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem a um destino em uma rede.
A seguir, faremos uma breve descrição, a partir de Tanenbaum (2004), de cada camada no modelo de referência OSI como mostrado na figura 1. Nas próximas aulas, estudaremos mais detalhadamente cada uma das seguintes camadas.
Camada 7 – Aplicação: fornece serviços de rede aos aplicativos do
usuário. O que a diferencia das outras camadas é que ela não fornece ser-viços a nenhuma outra camada do modelo OSI, mas apenas aos aplicativos que estão fora do modelo OSI, como, por exemplo, os programas de planilhas eletrônicas, os programas de processamento de texto, entre outros.
Camada 6 – Apresentação: garante que a informação emitida pela
camada de aplicação de um sistema seja legível para a camada de aplicação de outro sistema. Caso seja necessário, a camada de apresentação faz a con-versão de vários formatos de dados usando um formato comum.
Camada 5 – Sessão: é responsável pelo estabelecimento,
gerencia-mento e término das sessões entre dois hosts que se comunicam. Ela fornece seus serviços para a camada de apresentação. Também sincroniza o diálo-go entre as camadas de apresentação dos dois hosts e gerencia a troca de dados entre eles.
Camada 4 – Transporte: segmenta os dados do sistema host que são
enviados e monta-os novamente em uma seqüência no sistema em que são recebidos. O limite entre a camada de sessão e a de transporte pode ser com-parado ao limite entre os protocolos da camada de meios e os de host.
Camada 3 – Rede: é uma camada complexa que fornece conectividade
e seleção de caminhos entre dois sistemas hosts que podem estar localizados em redes geograficamente separadas.
Camada 2 – Enlace: fornece trânsito seguro de dados por meio de um link físico. Fazendo isso, trata do endereçamento físico (em oposição ao ende-reçamento lógico) da topologia de rede, do acesso à rede, da notificação de erro, da entrega ordenada de quadros e do controle de fluxo.
Camada 1 – Física: define as especificações elétricas, mecânicas,
fun-cionais e de procedimentos para ativar, manter e desativar o link físico entre sistemas finais, ou seja, os sinais e meios.
2.2.3 transmissão de dados no modelo Osi
A transmissão é iniciada com a entrega dos dados do usuário para uma entidade do nível de aplicação no sistema. Durante o envio, os dados vão passando das camadas superiores para as imediatamente inferiores. Na re-cepção, acontece o contrário (TANENBAUM, 2004).
Com relação ao encapsulamento, que é o processo de fazer adição de in-formações de controle aos dados ao pacote durante a transmissão, cada cama-da adiciona informações importantes aos cama-dados recebidos cama-da camacama-da superior e envia-os para a camada imediatamente inferior (TANENBAUM, 2004).
Essas informações são adicionadas em cabeçalhos anexados às mensagens recebidas da camada superior. Os dados recebidos da camada superior são a unidade de serviço (SDU) de cada camada. Por exemplo, a SDU da camada de transporte são os dados mais o cabeçalho da camada de sessão (ODOM, 2002).
A SDU mais o cabeçalho constituem a unidade de protocolo (PDU) da camada. Por exemplo, PDU da camada de transporte é constituída do pacote recebido da camada de sessão acrescido do seu cabeçalho. Já na recepção, esse processo é inverso.
Na prática, pode-se dizer que uma camada no transmissor comunica-se diretamente com a mesma camada no receptor. A PDU é a unidade de infor-mações trocadas pelas entidades pares. Por exemplo, a camada de transporte da máquina destino receberá a PDU enviada pela camada de transporte da máquina origem (ODOM, 2002).
Para exemplificar a forma de comunicação entre as camadas, podemos tomar o processo de um usuário que pede para seu programa de e-mail baixar seus os e-mails. Na verdade, ele está fazendo com que seu programa inicie uma transmissão de dados com a camada 7 (aplicação) do protocolo usado, pedindo para baixar os e-mails do servidor de e-mails.
Essa camada processa o pedido, acrescenta informações de sua compe-tência e passa os dados para a camada imediatamente inferior, a camada
6 (apresentação). Esse processo continua até a camada 1 (física) enviar o quadro de dados para o cabeamento da rede, quando atingirá o dispositivo receptor, que fará o processo inverso, até sua aplicação (ODOM, 2002).
Portanto os dados trafegam de uma origem para um destino por meio do protocolo de rede, que se trata de um conjunto de regras e convenções que go-vernam como os dispositivos e redes trocam informações. O modelo de referên-cia OSI é um esquema descritivo de rede cujos padrões asseguram uma maior compatibilidade e interoperabilidade entre vários tipos de tecnologias de redes.
síntese da aula
Nesta aula, demos um importante passo para a compreensão do funciona-mento do processo de comunicação entre os vários dispositivos de rede. Você aprendeu que o protocolo é o responsável por essa comunicação.
O protocolo de rede é definido como um padrão que possibilita a
comunicação entre os nós, como uma “linguagem” usada pelos dispositivos
de rede para que consigam trocar informações entre si.
Você aprendeu que cada tipo de protocolo funciona de forma personalizada, contudo, eles têm suas similaridades, já que todos são construídos para a mesma finalidade, que é o envio e recebimento de dados em rede. Entre os diversos tipos de protocolo existentes em uma rede, podemos citar o TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX.
Você conheceu também o modelo de referência OSI (Open Systems Interconnection) que é um modelo de referência utilizado para padronização na construção de protocolos, elaborada pela ISSO. Seu uso é extremamente didático, facilita a compreensão de uma arquitetura ideal de rede e a comparação entre outros protocolos.
Viu o modelo OSI dividido em sete camadas: aplicação, apresenta-ção sessão, transporte, rede, enlace, física. O grupo de rede engloba as camadas rede, enlace e física. Elas são camadas de baixo nível que se preocupam com a transmissão e recepção de dados por meio da rede. O
grupo de transporte é responsável por repassar os dados para as
cama-das superiores de forma compreensível. O grupo de aplicação engloba as camadas sessão, apresentação e aplicação. Elas formam as camadas de alto nível. Colocam os dados recebidos em um padrão compreensível pelo programa aplicação.
Cada camada deve executar uma função bem definida dentro da estrutura de um protocolo, oferecer serviços à camada imediatamente superior e utilizar os serviços da imediatamente inferior. A transmissão é iniciada com a entrega dos dados do usuário para uma entidade do nível de aplicação no sistema. Durante o envio, os dados vão passando das camadas superiores para a imediatamente inferior. Na recepção, acontece o contrário. Na prática, pode-se dizer que uma camada do transmissor comunica-se diretamente com a mesma do receptor.
Atividades
1. A cerca dos protocolos, assinale a alternativa incorreta.
a) É conjunto de regras que possibilitam a comunicação entre dispositivos em uma rede.
b) Cada tipo de protocolo funciona de forma personalizada, não tendo nenhuma similaridade com outro protocolo.
c) Os protocolos são construídos com a finalidade de enviar e receber dados em rede.
d) Os protocolos TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX são exemplos de protocolos muito comuns em uma rede.
2. Analise as afirmações a seguir.
I. O modelo de referência OSI é utilizado para padronização na cons-trução de protocolos, elaborada pela ISSO. Seu uso é extremamente didático.
II. A camada de rede fornece conectividade e seleção de caminhos entre dois hosts, que podem estar localizados em redes geograficamente separadas.
III. A camada de enlace fornece serviços de rede aos aplicativos do usu-ário. Ela não gera serviços a nenhuma outra camada do modelo OSI, mas apenas aos aplicativos que estão fora do modelo OSI.
IV. Apesar de a informação passar por cada uma das camadas, pode-mos afirmar que, na prática, cada camada do transmissor comunica-se diretamente com a mesma do receptor.
Assinale a alternativa correta: a) Somente I está correta. b) I, II e IV estão corretas. c) I, III e IV estão incorretas.
3. Analise as afirmações a seguir a respeito da divisão das funções de um
pro-tocolo em sete camadas e em seguida indique qual a afirmativa incorreta: a) decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais simples. b) permite o desenvolvimento individualizado de protocolos, evitando a
padronização de componentes de rede, não permitindo assim, suporte por parte de vários fabricantes.
c) possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de sof-tware de rede.
d) evita que as modificações em uma camada afetem as outras, possibili-tando maior rapidez no seu desenvolvimento.
4. Qual das camadas do modelo OSI, a seguir, fornece conectividade e
se-leção de caminhos entre dois computadores que podem estar localizados em redes geograficamente separadas?
a) Camada física. b) Camada de enlace. c) Camada de rede. d) Camada de transporte.
Comentário das atividades
Na atividade 1, a opção incorreta é (b), pois os protocolos, apesar de terem algumas particularidades, também têm muitas similaridades, necessitam se comuni-car com outros protocolos. Caso você tenha escolhido qualquer outra das opções, precisa revisar o item 2.1 para entender melhor acerca do papel do protocolo.
Na atividade 2, a alternativa correta é (b). Apenas a afirmativa III está in-correta, uma vez que a camada de enlace é responsável pelo endereçamento físico, topologia de rede e acesso ao meio. Se você escolheu outra alternativa, precisará rever o conteúdo do modelo OSI e suas camadas.
Na atividade 3, a alternativa incorreta é a (b), já que uma vantagem em se dividir em camadas é justamente a possibilidade de desenvolvimento pa-dronizado de protocolos para permitir suporte por parte de vários fabricantes. Se você optou por outra resposta, sugerimos que revise o conteúdo sobre o modelo de referência OSI.
Na atividade 4, a resposta correta é a alternativa (c). A camada física define as especificações elétricas, mecânicas, funcionais e de procedimentos para ativar, manter e desativar o link físico entre sistemas finais, ou seja, os
Anotações
sinais e meios. Já a camada de enlace fornece trânsito seguro de dados por meio de um link físico. E a camada de transporte segmenta os dados do siste-ma host que são enviados e monta os dados novamente em usiste-ma seqüência de dados no sistema host que são recebidos.
Se você acertou as repostas, parabéns! Com essas atividades atingiu os objetivos propostos para esta aula: compreender o papel do protocolo em um ambiente de rede; entender a importância do modelo de referência OSI para a construção de protocolos de rede.
referências
ODOM, Wendell. Cisco CCNA: guia de certificação do exame CCNA. Rio de Janeiro: Alta Books, 2002.
TANENBAUM, Andrew. S. Redes de computadores. 4. ed. Rio de Janei-ro: Campus: Elsevier, 2004.
TORRES, Gabriel. Redes de computadores: curso completo. Rio de Janei-ro: Axcel Books, 2001.
na próxima aula
Bom, até aqui estamos indo bem em nosso processo de aprendizagem sobre protocolos e do modelo de referência OSI. Nas nossas próximas aulas, estudaremos detalhadamente cada camada do modelo OSI e suas aplicações. Começaremos com a camada os meios de transmissão de dados. Até lá!
Aula 3
Camada física
Objetivos
Esperamos que, ao final desta aula, você seja capaz de:
entender as funções de rede que ocorrem na camada física do modelo •
de referência OSI;
identificar os tipos de meios de rede usados na camada física. •
Pré-requisitos
Para a compreensão desta aula, você deve ser capaz de entender o papel do protocolo em um ambiente de rede por meio do modelo de referência OSI, assunto visto na aula anterior. Esse conhecimento se faz necessário para que você possa compreender a importância de cada camada para a construção de um protocolo.
introdução
Da mesma forma que uma casa precisa ter uma base antes de ser constru-ída, uma rede necessita ter um alicerce no qual possa ser edificada. No mo-delo de referência OSI, esse alicerce é chamado de camada 1 ou de camada física. Os termos que são utilizados, nesta aula, para descrever como a rede funciona, estão vinculados à camada 1 do modelo de referência OSI.
A camada física define as especificações elétricas, mecânicas, funcionais e de procedimentos para ativar, manter e desativar o link físico entre emissor e receptor.
Nesta aula, você aprenderá sobre as funções de rede que ocorrem na camada física do modelo OSI e sobre os diferentes tipos de meios de rede usados na camada física, incluindo o cabo de par trançado, o cabo coaxial e o cabo de fibra óptica.
3.1 Teorias importantes para a comunicação de dados
A transmissão de sinal é propagação de ondas por meio de um meio físico (ar, fios metálicos, fibra de vidro) que podem ter suas características alteradas no tempo para refletir a codificação da informação transmitida (ODOM, 2002).
A informação está associada, em geral, às idéias ou dados manipula-dos pelos agentes que os criam, manipulam e processam. Sinais correspon-dem à materialização específica dessas informações, utilizada no momento da transmissão (ODOM, 2002).
3.2 A função da camada física
Segundo Odom (2002), a camada física define as especificações elétri-cas, mecânielétri-cas, funcionais e de procedimentos para ativar, manter e desativar o link físico entre o emissor e o receptor.
As características mecânicas dizem respeito ao tamanho e forma de conecto-res, pinos, cabos etc. que compõem um circuito de transmissão. As características elétricas especificam os valores dos sinais elétricos (nível de tensão e corrente) usados. As características funcionais definem o significado dado aos sinais trans-mitidos na camada física (por exemplo, transmissão, recepção, terra etc.).
Os procedimentos especificam as funções e protocolos necessários para a transmissão de bits. O bit é considerado, na transmissão serial, como a unidade de dados básica da camada física. Os protocolos da camada física devem ser inde-pendentes do meio de transmissão de modo que um dado terminal possa ser utiliza-do em diversos meios, como pares metálicos, fibra óptica ou rádio, por exemplo.
3.3 meios físicos de transmissão
Um meio físico de transmissão em uma rede de computadores é o canal de comunicação pelo qual os computadores enviam e recebem os sinais que codificam a informação. O mais usual é a utilização de um entre vários ti-pos de cabos existentes para o efeito. No entanto também existem redes e sistema de comunicação entre computadores que funcionam sem cabo, por meio da propagação de onda no espaço (comunicação wireless ou sem fio) (TANENBAUM, 2004).
Figura 1 – Divisão dos meios físicos de transmissão Fonte – Tanenbaum (2004)
No momento de escolher um cabo para uma rede, devemos ter atenção no seguinte:
velocidade de comunicação pretendida; •
distância máxima entre as máquinas que pretendemos conectar; •
nível de ruído e interferências habituais na zona de instalação de rede. •
Os meios físicos são divididos em dois grupos principais, como pode-mos visualizar na figura 1.
3.4 tipos de cabos de rede
Torres (2001) expõe que existem três tipos diferentes de cabos de rede: os cabos de par trançado (que são os mais comuns), os cabos de fibra
óptica (usados principalmente em conexões de longa distância) e os cabos coaxiais, ainda usados em algumas redes antigas. Vamos examiná-los?
3.4.1 Cabos coaxiais
São utilizados nas redes locais, bastante duráveis, mas não muito fle-xíveis, podem transmitir até 10Mb/seg. Consistem em um núcleo de cobre envolvido por um material isolante que por sua vez envolvido num revesti-mento plástico.
Figura 2 - Cabo coaxial
www.global-b2b-network.com
Figura 3 - Cabo de Par Trançado
fsxunlian.en.alibaba.com
O núcleo é usado para transportar dados, enquanto que um condutor ex-terno serve como escudo e protege o primeiro de interferências externas.
Existem vários motivos para os cabos coaxiais não serem mais usados hoje em dia: eles são mais propensos a mau contato, os conectores são mais caros e os cabos são menos flexíveis que os de par trançado, o que torna mais difícil passá-los por dentro de tubulações. Mas o principal motivo dos cabos coaxiais não serem mais utilizados é que eles podem ser usados apenas em redes de 10 megabits (TORRES, 2001).
3.4.2 Cabos par trançado
O cabo de par trançado é um meio de fio de quatro pares usado em várias redes. Cada par de fios é isolado dos outros. A partir do momento em que as redes 10/100 megabits tornaram-se mais populares, eles entraram definitivamente em desuso, dando lugar aos cabos de par trançado. Entre eles, os que realmente usamos no dia-a-dia são os cabos “cat 5” ou “cat 5e”, em que o cat é abreviação de “categoria” e o número indica a qualidade do cabo (TORRES, 2001).
Existem cabos de cat 1 até cat 7. Como os cabos cat 5 são suficientes, tanto para redes de 100 quanto de 1000 megabits, eles são os mais comuns e mais baratos, geralmente custam em torno de R$ 1,00. Os cabos devem ter no mínimo 30 centímetros e no máximo 100 metros, a distância máxima que o sinal elétrico percorre antes que comece a haver uma degradação que comprometa a comunicação (TORRES, 2001).
A distância máxima que é possível atingir varia de acordo com a qua-lidade dos cabos e conectores e as interferências presentes no ambiente. É possível que você encontre casos de cabos de 180 metros que funcionem perfeitamente, e casos de cabos de 150 que não.
Ao trabalhar fora do padrão, os resultados variam muito de acordo com as placas de rede usadas e outros fatores. Ao invés de jogar com a sorte, é mais recomendável seguir o padrão, usando um hub/switch ou um repetidor a cada 100 metros, de forma a reforçar o sinal (TORRES, 2001).
Pensando sobre o assunto
Os cabos de rede transmitem sinais elétricos a uma freqüência muito alta e a distâncias relativamente grandes, por isso são muito vulneráveis a interferências eletromagnéticas externas.
Além dos cabos sem blindagem, conhecidos como UTP (Unshielded Twis-ted Pair), existem os cabos blindados conhecidos como STP (Shielded TwisTwis-ted Pair). A única diferença entre eles é que os cabos blindados, além de conta-rem com a proteção do entrelaçamento dos fios, têm uma blindagem externa (assim como os cabos coaxiais) e, por isso, são mais adequados a ambientes com fortes fontes de interferências, como grandes motores elétricos ou grandes antenas de transmissão muito próximas (TORRES, 2001).
Quanto maior for o nível de interferência, menor será o desempenho da rede, menor será a distância que poderá ser usada entre os micros e mais vantajosa será a instalação de cabos blindados. Em ambientes normais, porém, os cabos sem blindagem funcionam perfeitamente bem. Existem cabos blindados com proteção in-dividual para cada par de cabos. Existem também cabos mais “populares”, que utili-zam apenas uma blindagem externa que envolve todos os cabos (TORRES, 2001). No final de cada pacote TCP, são incluídos 32 bits de CRC, que permitem verificar a integridade dos dados. Ao receber cada pacote, a estação verifica se a soma dos bits “bate” com o valor do CRC. Sempre que a soma der
erra-Figura 4 - Cabo de Fibra Ótica
www.global-b2b-network.com
do, ela solicita a retransmissão do pacote, o que é repetido indefinidamente, até que ela receba uma cópia intacta.
Graças a esse sistema, é possível transmitir dados de forma confiável mesmo por meio de conexões ruins, como, por exemplo, uma conexão via modem. Porém, quanto mais intensas forem as interferências, mais pacotes precisam ser retransmitidos e pior é o desempenho da rede (TORRES, 2001).
3.4.3 fibra óptica
O cabo de fibra óptica é um meio de rede capaz de conduzir transmissões de luz modulada. Comparado a outros meios de rede, ele é mais caro. No entanto não é suscetível à interferência eletromagnética e permite taxas de dados mais altas que qualquer outro tipo de meio de rede aqui estudado (TORRES, 2001).
O cabo de fibra óptica não carrega impulsos elétricos, como acontece com outras formas de meios de rede que empregam o fio de cobre. Em vez disso, os sinais que representam os bits são convertidos em feixes de luz.
Embora a luz seja uma onda eletromagnética, a luz nas fibras não é considerada sem-fio porque as ondas eletromagnéticas são guiadas na fibra óptica. O termo sem-fio é reservado às ondas eletromagnéticas irradiadas ou não guiadas (TORRES, 2001).
As comunicações por fibra óptica têm origem nas várias invenções feitas no século XIX, mas foi apenas na década de 1960, quando fontes de luz de
laser em estado sólido e vidros de alta qualidade, livres de impureza,
foram introduzidos, que a comunicação por fibra óptica tornou-se prática. Seu uso foi amplamente utilizado inicialmente pelas empresas telefônicas que vi-ram suas vantagens para comunicações de longa distância (TORRES, 2001).
Os cabos de fibra óptica usados para redes consistem em duas fibras em revestimentos separados. Se vistos em corte, cada fibra está envolta por ca-madas de material de revestimento reflexivo, uma camada de plástico feita de Kevlar e um revestimento externo.
O revestimento externo fornece proteção para o cabo inteiro. Geralmente feito de plástico, ele está de acordo com os códigos de incêndio e os códigos da construção civil. A finalidade do Kevlar é fornecer proteção e amortecimen-to adicionais às fibras de vidro da espessura de um fio de cabelo. Onde os códigos exijam cabos de fibra óptica subterrâneos, um fio de aço inoxidável, às vezes, é incluído para tornar o cabo mais forte. (TORRES, 2001).
As partes condutoras de luz de uma fibra óptica são chamadas de núcleo e revestimento. O núcleo é geralmente um vidro muito puro com um alto índice de refração. Quando o vidro do núcleo é envolto por uma camada de vidro ou de plástico com baixo índice de refração, a luz pode ser mantida no núcleo da fibra. Esse processo é chamado de reflexão interna total e permite que a fibra óptica atue como um duto de luz conduzindo a luz por distâncias enormes, até mesmo em curvas (TORRES, 2001).
3.4.3.1 fibra óptica multimodo
É tipo de fibra óptica com dimensões de núcleo relativamente grandes, permite a incidência de raios de luz em vários ângulos. São relativamente fáceis de fabricar (ODOM, 2002).
Em a relação ao núcleo, existem dois tipos básicos de perfis de núcleo. Vamos à análise deles?
Índice degrau
• : apresenta apenas um nível de reflexão entre o
núcleo e a casca. Esse tipo de perfil, por suas dimensões relativamente grandes, permite uma maior simplicidade de fabricação e operação, além de permitir uma grande capacidade de captação da luz. Sua capacidade de transmissão é relativamente baixa.
Índice gradual
• : apresenta vários níveis de reflexão entre o
nú-cleo e a casca. Esse tipo de perfil mantém ainda uma simplicidade de fabricação e operação, porém exibe uma maior capacidade de trans-missão. Suas dimensões são maiores que as do tipo degrau.
Em relação à casca, existem os seguintes tipos básicos:
casca simples
• - apresenta apenas um envoltório sobre o núcleo;
casca dupla
• - apresenta mais de um envoltório sobre o núcleo.
3.4.3.2 fibra óptica monomodo
É tipo de fibra óptica com dimensões de núcleo muito pequenas, per-mite a incidência de raios de luz em um único ângulo. Sua fabricação requer equipamentos muito complexos (ODOM, 2002).
As fibras monomodo têm um único modo de propagação, ou seja, os raios de luz percorrem o interior da fibra por um só caminho. Diferenciam-se pela variação do índice de refração do núcleo em relação à casca, e se clas-sificam em índice degrau standard, dispersão deslocada (dispersion shifted) ou non-zero dispersion.
Por terem suas dimensões mais reduzidas que as fibras multimodos, as fibras monomodais têm a fabricação mais complexa. Contudo as característi-cas dessas fibras são muito superiores às multimodos, principalmente no que diz respeito à banda passante, mais larga, o que aumenta a capacidade de transmissão. Apresentam atenuação mais baixa, aumentando, com isso, a dis-tância entre as transmissões sem o uso de repetidores. Os enlaces com fibras monomodo, geralmente, ultrapassam 50 km entre os repetidores, dependendo da qualidade da fibra óptica (ODOM, 2002).
As fibras monomodo do tipo dispersão deslocada (dispersion shifted) têm concepção mais moderna que as anteriores e apresentam características com muitas vantagens, como baixíssima atenuação e largura de banda bastante lar-ga. Contudo apresentam desvantagem quanto à fabricação, que exige técnicas avançadas e de difícil manuseio (instalação, emendas), com custo muito supe-rior quando comparadas com as fibras do tipo multimodo (ODOM, 2002).
3.4.4 Rede sem fio
Os sinais sem-fio são ondas eletromagnéticas, que podem trafegar pelo vácuo do espaço sideral e por meios como o ar. Portanto não é necessário nenhum meio físico para os sinais sem-fio, fazendo deles uma forma muito versátil para se criar uma rede.
Figura 5 – Comunicação sem fio
A aplicação mais comum de comunicações de dados sem-fio é para
usuários móveis. Isso inclui:
pessoas em automóveis ou aviões; •
satélites; •
sondas espaciais remotas; •
ônibus espaciais; •
qualquer pessoa que necessite de comunicação de dados em rede, •
sem ter de contar com cabos de cobre ou de fibra óptica.
Portanto a camada física provê um canal de interligação entre o emissor e receptor para que a informação possa chegar a seu destino. Esse canal pode ser formado por meios físicos (cabos) ou por meio de ondas (ar).
síntese da aula
Um meio físico de transmissão em uma rede de computadores é o canal de comunicação pelo qual os computadores enviam e recebem os sinais que codificam a informação. O mais usual é a utilização de um entre vários tipos de cabos existentes para o efeito.
Existem basicamente quatro tipos diferentes de meios de transmissão. Três deles são físicos e outro sem meio físico: par trançado (quatro pares de fios); fibra
óptica (transmissão de luz modulada, suscetível à interferência eletromagnética e
permissão de taxas de dados mais altas que qualquer outro tipo de meio de rede. Há dois tipos desse meio: monomodo e multímodo); coaxiais (núcleo de cobre envolvi-do por um material isolante, por sua vez envolvienvolvi-do num revestimento plástico, bastan-te durável, mas não muito flexível); sem fio (ondas eletromagnéticas, que trafegam pelo vácuo do espaço sideral e por meios como o ar. Não é necessário nenhum meio físico para os sinais sem-fio. Uma forma muito versátil para se criar uma rede).
Atividades
1. Analise as seguintes afirmações a seguir.
I. A camada física define as especificações elétricas, mecânicas, funcio-nais e de procedimentos para ativar, manter e desativar o link físico entre o emissor e o receptor.
II. As características mecânicas dizem respeito ao tamanho e à for-ma de conectores, pinos, cabos etc. que compõem um circuito de transmissão.
III. As características funcionais especificam os valores dos sinais elétricos (nível de tensão e corrente) usados.
IV. As características elétricas definem o significado dado aos sinais transmitidos na camada física (por exemplo, transmissão, recepção, terra etc.).
Assinale a alternativa correta:
a) I e II estão corretas. c) Somente a II está correta. b) I, III e IV estão corretas. d) Nenhuma está correta.
2. Leia atentamente as afirmativas a seguir:
I. Um meio físico de transmissão em uma rede de computadores é o ca-nal de comunicação pelo qual os computadores enviam e recebem os sinais que codificam a informação.
II. O cabo de par trançado é um meio de fio de dois pares usados em várias redes. Cada par é isolado dos outros. A distância máxima reco-mendada para esse tipo de cabo é de 50 metros, a partir desse ponto o sinal começa a perder força e, conseqüentemente, a capacidade de comunicação entre emissor e receptor.
III. Os cabos coaxiais não são muito usados hoje em dia por serem mais propensos a mau contato, os conectores são mais caros, e os cabos são menos flexíveis do que os de par trançado. Eles podem ser usados apenas em redes de 10 megabits.
IV. O cabo de fibra óptica é um meio de rede capaz de conduzir transmis-sões de luz modulada, não é suscetível à interferência eletromagnética, permitindo taxas de dados mais altas que qualquer outro tipo de meio de rede. Ele não carrega impulsos elétricos, os sinais que representam os bits são convertidos em feixes de luz.
Com base nas afirmativas, assinale a opção correta.
a) II e III estão corretas. c) Somente a II está correta. b) I, III e IV estão corretas. d) Todas estão corretas.
3. Quais as vantagens existentes em se adotar uma rede de comunicação de
dados sem fio?
4. Desenvolva um quadro comparativo apontando os pontos positivos e os
nega-tivos entre os meios físicos de transmissão de dados existentes na camada física.
Comentário das atividades
Na atividade 1, a opção correta é (a). As afirmativas III e IV estão incor-retas, pois as características funcionais definem o significado dado aos sinais transmitidos na camada física e as características elétricas especificam os va-lores dos sinais elétricos usados. Com relação à atividade 2, a reposta correta é (b). A única afirmativa incorreta é a II, porque o cabo de par trançado tem quatro pares e não dois como foi afirmado. Também a menção da distância máxima que o cabo pode atingir está incorreta. O cabo de par trançado pode ter uma distância de até 100 metros sem perder a qualidade e a capacidade de comunicação.
Se você acertou as respostas, parabéns! Atingiu um dos objetivos desta aula: identificar as funções de rede que ocorrem na camada física do modelo de referência OSI. Caso tenha escolhido outra(s) opção(ões), deverá estudar novamente o conteúdo do item 3.2 com relação às funções da camada física e os tipos de meios físicos de transmissão, encontrados no item 3.3 desta aula.
Para responder à atividade 3, você deve ter verificado o meio de funciona-mento de redes sem fio, levado em consideração como essa tecnologia pode melhorar o desenvolvimento de suas atividades e/ou serviços prestados. Para a construção do quadro comparativo da atividade 4, deve ter refletido sobre cada um dos meios físicos de transmissão apresentados no item 3.4, bem como seus subitens.
Provavelmente considerou que não estamos tratando de um caso específi-co e sim da aplicabilidade diante das possíveis situações que podem se fazer necessárias à interligação de redes e/ou computadores para troca de infor-mações, seja qual for a distância geográfica entre os mesmos. Ao final das atividades 3 e 4, você atingiu mais um dos objetivos desta aula: identificar os tipos de meios de rede usados na camada física.
Anotações
referências
FOSHAN NANHAI XUNLIAN INFORMATION CO., LTD. <http://fsxunlian.
en.alibaba.com>. Acesso: 10 set. 2007.
GLOBAL B2B NETWORK. Disponível em:
<http://www.global-b2b-ne-twork.com>. Acesso: 10 set. 2007.
ODOM, Wendell. Cisco CCNA: guia de certificação do exame CCNA. Rio de Janeiro: Alta Books, 2002.
TANENBAUM, Andrew. S. Redes de computadores. 4. ed. Rio de Janei-ro: Campus: Elsevier, 2004.
TORRES, Gabriel. Redes de computadores: curso completo. Rio de Janei-ro: Axcel Books, 2001.
na próxima aula
Analisaremos os meios da LAN e o modelo IEEE e como a camada de en-lace de dados fornece trânsito confiável de dados em um link físico usando os endereços Media Access Control (MAC). Examinaremos como o roteamento e endereçamento operam na camada de rede. Bons estudos!
Aula 4
Camada de enlace
Objetivos
Esperamos que, ao final desta aula, você seja capaz de:
entender como a camada de enlace de dados fornece um tráfego con-•
fiável de dados em uma conexão física;
funcionamento dos endereços Media Access Control (MAC). •
Pré-requisitos
Ser capaz de identificar as funções de rede que ocorrem na camada física do modelo de referência OSI estudadas na aula anterior. Essa identificação fará com que você possa compreender como a camada de enlace fornece o tráfego confiável para os dados por meio da camada física.
introdução
No processo de comunicação dentro de uma rede, todos os dados (sinal) enviados por um dispositivo de rede procedem de uma origem (emissor) e se encaminham (meio) para um destino (receptor).
A camada física trata relativamente dos meios, sinais, fluxo de bits que trafe-gam pelos meios, componentes que colocam sinais nos meios e ainda das diver-sas topologias. Ela executa um papel-chave na comunicação entre computadores, mas os seus esforços, sozinhos, não são suficientes. Cada uma de suas funções tem suas limitações. A camada de enlace trata dessas limitações (ODOM, 2002).
Nesta aula, você aprenderá como a camada de enlace fornece um trân-sito de dados confiável por meio de um link físico usando o endereço Media Access Control (MAC).
