D ISCIPLINA : F UNDAMENTOS DE R EDES DE C OMPUTADORES P ARTE 3 Flávia Balbino da Costa...

DISCIPLINA:FUNDAMENTOS DE REDES DE COMPUTADORESPARTE 3

Flávia Balbino da [email protected]

1.13) Tecnologias de Redes1.13) Tecnologias de Redes

Uma tecnologia é o processo, o método e o conhecimento envolvidos na realização de uma tarefa. No campo das redes de comunicação, essa tarefa consiste em levar os dados de um dispositivo para outro.

Por motivos de comparação, dividimos em categorias baseadas nos seus usos mais comuns:

• Tecnologias de Redes Geograficamente Distribuídas (WAN´s);

• Tecnologias de Redes Locais (LAN´s).

1.13.1) Tecnologias de WAN´s1.13.1) Tecnologias de WAN´s

As tecnologias de WAN´s são redes orientadas para conexões, visto que as empresas de telefonia defendiam esta idéia, visando a qualidade do serviço e o faturamento.

Cabe ressaltar, que a comunidade da ARPANET (Departamento de Defesa dos EUA) defendia a implementação de redes não orientadas para conexões, pois pretendia ter uma rede que continuasse a funcionar mesmo depois de vários ataques diretos por armas nucleares que destruíssem numerosos roteadores e linhas de transmissão.

Vejamos algumas tecnologias de WAN´s orientadas para conexões:a)X.25 – foi a primeira rede pública de dados. Ela foi desenvolvida na década de 1970, em uma época na qual o serviço de telefonia era um monopólio em todos os lugares.Para usar a X.25, primeiro um computador estabelecia uma conexão com o computador remoto, isto é, fazia uma chamada telefônica. Essa conexão recebia um número de conexão que seria usado em pacotes de transferência de dados (porque várias conexões poderiam estar abertas ao mesmo tempo).

Os pacotes de dados eram muito simples, consistindo em um cabeçalho de 3 bytes e até 128 bytes de dados. O cabeçalho tinha um número de conexão de 12 bits, um número de sequencia de pacote, um número de confirmação e alguns bits variados. As redes X.25 operaram por cerca de uma década com relativo sucesso.

b) Frame Relay – na década de 1980, as redes X.25 foram substituídas em grande parte por um novo tipo de rede chamado Frame Relay. A essência do Frame Relay é o fato de ser uma rede orientada para conexões sem controle de erros e nenhum controle de fluxo. Por se tratar de uma rede orientada para conexões, os pacotes eram entregues em ordem (quando eram entregues).

O frame relay desfrutou de um modesto sucesso, e ainda hoje é utilizado em alguns lugares.

Características Básicas do Frame Relay:• É barata e rápida, mas não é segura (a

checagem de erros acontece só nas pontas);

• A informação é dividida em frames (quadros) e enviada a um ou muitos destinos de um ou muitos end-points (origens);

• Não conhece roteamento, não usa IP, trabalha com MAC (esquemas de portas);

• Tráfego tipo rajada;• A infraestrutura é compartilhada pela

operadora de telefonia, por isso é mais barata.

c) ATM – Asynchronous Transfer Mode – projetado no início da década de 1990, o ATM prometia resolver todos os problemas de redes e telecomunicações do mundo, mesclando voz, dados, televisão a cabo, telex, telégrafo, pombo-correio, latas conectadas por barbante, tambores, sinais de fumaça e todos os outros meios de comunicação em um único sistema integrado que poderia fazer tudo para todos.

Isso não aconteceu, porém o ATM teve muito mais sucesso que o OSI, e agora é amplamente utilizado dentro do sistema de telefonia, com frequência para mover pacotes IP.

A maioria das redes ATM admite circuitos virtuais permanentes, que são conexões permanentes entre dois hosts (distantes). Eles são semelhantes a linhas dedicadas no universo da telefonia. Cada conexão, temporária ou permanente, tem um identificador de conexão exclusivo.

Características:• Tecnologia geralmente usada em empresas;• Tecnologia de comutação de células de alta velocidade;• Vídeo e áudio em tempo real;• Cabeamento só com fibra óptica e pode chegar até 622,08 Mbits;• É escalonável, ou seja, pode crescer até chegar ao tamanho de uma WAN (ou seja, uma empresa pode ter um link no Rio e outro em São Paulo – uma LAN entre Rio e São Paulo.

1.13.2) Tecnologias de Redes Locais 1.13.2) Tecnologias de Redes Locais (LAN)(LAN)

a)Tecnologias de EthernetA Ethernet é evidentemente a tecnologia

mais utilizada atualmente e em um futuro próximo. Sua popularidade tem mais relação com o custo de fabricação por porta do que com quaisquer vantagens práticas.

Na realidade, existem tecnologias mais rápidas e mais seguras capazes de se comunicar distâncias muito maiores, mas nenhuma é mais barata que a Ethernet.

Histórico:A tecnologia Ethernet foi criada por Bob Metcalfe no famoso Centro de Pesquisa de Palo Alto da Xerox.

Foi projetada para conectar um PC a uma impressora laser. Entre muitas outras coisas, Metcalfe obteve seu diploma de graduação pelo MIT, Ph.D. em Harvard, fundou a 3Com e era o editor da revista InfoWorld.A Ethernet da Xerox foi tão bem-sucedida que a DEC, a Intel e a Xerox criaram em 1978 um padrão para uma Ethernet de 10 Mbps, chamado padrão DIX.

Foi projetada para conectar um PC a uma impressora laser. Entre muitas outras coisas, Metcalfe obteve seu diploma de graduação pelo MIT, Ph.D. em Harvard, fundou a 3Com e era o editor da revista InfoWorld.

A Ethernet da Xerox foi tão bem-sucedida que a DEC, a Intel e a Xerox criaram em 1978 um padrão para uma Ethernet de 10 Mbps, chamado padrão DIX.

Com duas pequenas alterações, o padrão DIX se tornou o padrão IEEE 802.3 em 1983.Como a Xerox tinha histórico de fabricar coisas novas e não comercializá-las (exemplo da invenção do mouse), Metcalfe formou sua própria empresa, a 3Com, para vender adaptadores Ethernet destinados a PC´s.A Ethernet continuou a se desenvolver e ainda está em desenvolvimento. Surgiram novas versões a 100 Mbps, 1000 Mbps e a velocidades ainda mais altas. O cabeamento também melhorou, e foram acrescentados recursos de comutação e outras características.

Vale mencionar que a Ethernet (IEEE 802.3) não é o único padrão de LAN. Existem também outros padrões, tais como:

•O padrão de barramento de tokens (802.4), elaborado pela General Motors. Era uma LAN na qual a topologia era a mesma da Ethernet (um cabo linear), mas os computadores transmitiam por turnos, pela passagem de um pequeno token de um computador para outro. O computador só podia transmitir se tivesse a posse do token, e isso evitava colisões.

• A rede Token Ring da IBM (IEEE 802.5), onde o token era repassado pelo anel e qualquer computador que tivesse o token tinha permissão para transmitir antes de colocar o token de volta no anel. Pode ser que este padrão seja ainda encontrado em algumas instalações da IBM, porém em nenhum lugar mais.

Estas dois padrões de rede LAN competiam com a Ethernet, porém, esta surgiu primeiro e seus adversários não foram tão bons quanto ela.

1.14) Redes de Acesso1.14) Redes de Acesso

Redes de acesso podem ser divididas de modo geral em três categorias:

• Acesso residencial, que liga sistemas finais domésticos à rede;

• Acesso corporativo, que liga sistemas finais de uma empresa ou instituição educacional à rede;

• Acesso sem fio, que liga sistemas finais (que comumente são móveis) à rede.

1.14.1) Acesso Residencial1.14.1) Acesso Residencial

Acesso residencial refere-se à conexão de um sistema final residencial (normalmente um PC) a um roteador de borda.

Formas de acesso residencial:a) Modem discado – ligado por uma linha

telefônica analógica a um ISP residencial (UOL, AOL, etc.).

O modem converte o sinal digital de saída do PC em formato analógico para transmissão pela linha telefônica analógica, que é um par de fios de cobre trançado e é a mesma linha telefônica utilizada para fazer chamadas telefônicas normais.

Na outra extremidade da linha telefônica analógica, um modem no ISP converte o sinal analógico novamente para sinal digital para entrar no roteador ISP. O acesso por modem discado impede a utilização normal da linha telefônica do usuário.

b) Acesso de banda larga – permitem que usuários acessem a Internet e falem ao telefone ao mesmo tempo. Há dois tipos comuns de acesso residencial de banda larga:• Linha Digital de Assinante – Digital Subscriber Line – DSL – normalmente é fornecido por uma companhia (Oi) ou em parceria com um ISP independente (NET).

Similar aos modens discados, a DSL é uma tecnologia de modem que, novamente, utiliza linhas telefônicas de par trançado existentes.

A DSL pode transmitir e receber dados a taxas muito mais altas.

As taxas de dados normalmente são assimétricas nas duas direções, sendo a taxa entre o roteador ISP e a residência mais alta do que entre a residência e o roteador ISP.

A assimetria nas taxas de transferência de dados reflete a crença de que um usuário residencial será, mais provavelmente, um consumidor de informações (trazendo dados para si) do que um produtor de informações

Cabo Híbrido coaxial/fibra ( Hybrid Fiber-coaxial cable – HFC - enquanto DSL e modens discados usam linhas telefônicas comuns, redes de acesso HFC são extensões das redes de cabos existentes usadas para transmissão de TV a cabo.• Em um sistema a cabo tradicional, um terminal (headend) da operadora transmite sinal para as residências por meio de uma rede de distribuição de cabo coaxial a amplificadores.

Uma rede de acesso de cabo híbrido de fibra-cabo coaxial

Como acontece com a DSL, o HFC requer modens especiais, denominados modens a cabo.

Modens a cabo dividem a rede HFC em dois canais: um canal na direção do usuário (descida) e um canal na direção do provedor (subida).

Como acontece com a DSL, a taxa de transmissão do canal de descida normalmente é maior do que a do canal de subida.

Outra característica importante da rede HFC é que ela é um meio de transmissão compartilhado.

Os defensores da DSL se apressam em frisar que ela é uma conexão ponto a ponto entre a residência e o ISP e que, portanto, todas as larguras de banda da DSL são dedicadas, e não compartilhadas.

Os defensores do cabo, no entanto, argumentam que uma rede HFC razoavelmente dimensionada provê taxas de transmissão mais altas do que a DSL.

Um dos aspectos atraentes de DSL e HFC é que os serviços estão sempre disponíveis, isto é, o usuário pode ligar seu computador e ficar permanentemente conectado com um ISP e, ao mesmo tempo, fazer e receber chamadas telefônicas normais.

• MEIOS DE ACESSO RESIDENCIAL Velocidades De Conexão

1 Mbps2 Mbps5 Mbps10 Mbps50 Mbps100 Mbps

DSL x HFC

DSL HFCConexão ponto a pontoentre residência e ISP

Uma rede razoavelmentedimensionada provê taxas de transmissão mais alta que a DSL

Todas as larguras de bandassão dedicadas e não compartilhadas

1.14.2) Acesso sem fio1.14.2) Acesso sem fio

Acompanhando a revolução atual da Internet, a revolução sem fio também está causando um profundo impacto sobre o modo de vida e de trabalho das pessoas. Hoje, há mais europeus que possuem um telefone celular do que um PC ou um carro. Hoje há duas categorias amplas de acesso sem fio à Internet:• LANs sem fio;• Redes sem fio de acesso de longa distância.

Nas LANs sem fio, os usuários sem fio transmitem/recebem pacotes de/para uma estação base (também conhecida como ponto de acesso sem fio – AP´s) dentro de um raio de algumas dezenas de metros. A estação-base normalmente está ligada (por fio) à Internet, portanto, serve para conectar usuários sem fio a uma rede ligada por fio.Atualmente as LANs sem fio, baseadas em tecnologia IEEE 802.11 (também conhecida como Ethernet sem fio), estão se desenvolvendo rapidamente em departamentos universitários, escritórios comerciais, cafés e residências.

Nas redes sem fio de acesso de longa distância, a estação-base é gerenciada por um provedor de telecomunicações e atende usuários dentro de um raio de dezenas de quilômetros.

Hoje, muitas residências estão combinando acesso residencial de banda larga (isto é, modens a cabo ou DSL) com tecnologia barata de LAN sem fio para criar poderosas redes residenciais. A figura seguinte mostra um diagrama esquemático de uma rede residencial típica.

Mas, e se você estiver na praia ou dentro de um carro e precisar acessar a Internet? Para acesso em áreas tão distantes, usuários móveis da Internet usam estrutura de telefone portátil ou tecnologia 3G.A tecnologia 3G (Terceira Geração) provê acesso à Internet em grandes áreas por meio da tecnologia de comutação de pacotes, com velocidades acima de 384 Kbps. Sistemas 3G provêem acesso de alta velocidade à Web e a vídeo interativo, e devem oferecer qualidade de voz melhor do que a oferecida por um telefone com fio.

1.15) Padronização das Redes1.15) Padronização das Redes

Existem muitos fabricantes e fornecedores de redes, cada qual com sua própria concepção de como tudo deve ser feito. Sem coordenação, haveria um caos completo, e os usuários nada conseguiriam. A única alternativa de que a indústria dispõe é a criação de alguns padrões de rede.

Além de permitirem que diferentes computadores se comuniquem, os padrões também ampliam o mercado para os produtos que aderem a suas regras.

1.15.1) Quem é quem no mundo dos 1.15.1) Quem é quem no mundo dos padrões internacionaispadrões internacionais

Os padrões internacionais são produzidos e publicados pela ISO (International Standards Organization), uma organização voluntária independente, fundada em 1946. Seus membros são as organizações nacionais de padrões dos 89 países membros. Dentre eles estão as seguintes organizações: ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, ANSI (Estados Unidos), BSI (Grã-Bretanha), AFNOR (França), DIN (Alemanha) e mais 85 participantes.

A ISO publica padrões sobre uma vasta gama de assuntos, que vão desde parafusos e porcas ao revestimento usado nos postes telefônicos.

Ela já publicou mais de 13 mil padrões, incluindo os padrões OSI.

O trabalho da ISO é feito nos grupos de trabalho, em torno dos quais se reúnem 100 mil voluntários de todo o mundo. Muitos desses “voluntários” foram escalados para trabalhar em questões da ISO pelos seus empregadores, cujos produtos estão sendo padronizados.

Outros são funcionários públicos ansiosos por descobrirem um meio de transformar em padrão internacional o que é feito em seus países de origem.Especialistas acadêmicos também têm participação ativa em muitos grupos de trabalho.

Outra estrela do mundo dos padrões é o IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), a maior organização profissional do mundo. Além de publicar uma série de jornais e promover diversas conferências a cada ano, o IEEE tem um grupo de padronização que desenvolve padrões nas áreas de engenharia elétrica e de informática.

O comitê 802 do IEEE padronizou vários tipos de LANs. A tabela a seguir mostra um conjunto de grupos de trabalho.

A taxa de sucesso dos diversos grupos de trabalho do 802 tem sido baixa; ter um número 802.x não é garantia de sucesso. Porém, o impacto das histórias de sucesso (em especial do 802.3 e do 802.11) é enorme.

Número Assunto802.1 . Define o modelo OSI e o gerenciamento da rede802.2 Define a Camada de Enlace e a sub-divide em duas camadas: LLC e

MAC802.3 Ethernet802.4 Token Bus (Barramento de símbolos, foi usado por algum tempo em

indústrias802.5 . Token Ring (Anel de símbolos, a entrada da IBM no mundo das LANs)802.6 Fila dual barramento dual (primeira rede metropolitana)802.7 Grupo técnico consultivo sobre tecnologias de banda larga802.8 Grupo técnico consultivo sobre tecnologias de fibra óptica802.9 LANs isócronas (para aplicações em tempo real)802.10 LANs virtuais e segurança802.11 LANs sem fio802.12 Prioridade de demanda (AnyLAN da Hewlett-Packard)802.13 . Número associado à má sorte. Ninguém o quis.802.14 Modems a cabo (extinto: um consórcio industrial conseguiu chegar

primeiro)802.15 Redes pessoais (Bluetooth)802.16 Rádio de Banda Larga

Legenda da figura anterior:

Estão hiberando;Grupos mais importantes; Grupo que desistiu e se licenciou.

1.15.2) Órgãos responsáveis pela 1.15.2) Órgãos responsáveis pela estrutura e uso da Internetestrutura e uso da Internet

ICANN – Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (órgão mundial responsável por estabelecer regras no uso da Internet) – é uma entidade sem fins lucrativos e de âmbito internacional, responsável:

• Pela distribuição de números de “Protocolo de Internet” (IP);

• Pela designação de identificadores de protocolo;

Pelo controle do sistema de nomes de domínios de primeiro nível com códigos genéricos (gTLD) e de países (ccTLD):

Ex: WWW . GLOBO . COM . BR

Cliente do domínio (Servidor Web)

Domínio Particular gTLD (Generic Top Level Domain)Finalidade Comercial, militar, governamental, etc.

ccTLD (Country Code Top Level Domain)

Estrutura FQDN (Fully Qualifield Domain Name)

• Funções de administração central da rede de servidores. A diretoria da ICANN conta com cidadãos da Alemanha, Austrália, Brasil, Bulgária, Canadá, China, Coréia, Espanha, Estados Unidos da América, França, Gana, Holanda, Japão, México, Portugal, Quênia, Reino Unido e Senegal.

Site: www.icann.org

IANA – Internet Assigned Numbers Authority – Coordenada pelo ICANN, a IANA começou suas operações por volta de 1970 e é responsável por coordenar alguns elementos importantes da estrutura da Internet, tais como: os servidores-raiz do sistema DNS; os domínios “int” e “arpa”; distribuição de escopos de Ips e números de AS (Sistemas Autônomos) para cada região do globo; numeração atribuída aos protocolos da Internet.

Site: www.iana.org

IETF – Internet Engineergin Task Force – é uma grande comunidade internacional, aberta, de projetistas de rede, operadores, fabricantes e pesquisadores envolvidos com a evolução da arquitetura da Internet e sua operabilidade. O IETF é aberto para qualquer um. A missão do IETF estão documentada na RFC 3935.

Site: www.ietf.org

A distribuição de IPs e números da Internet é coordenada pelo ICANN junto ao IANA mas não fica centralizada nestas instituições.

O IANA dividiu o globo em 5 regiões denominadas RIR – Regional Internet Registry.

Cada RIR é responsável por distribuir IPs e números de Sistemas Autônomos (AS) para localidades pertencentes a sua região de abrangência.

As RIRs em operação atualmente são:• ARIN – American Registry for Internet Numbers – cuida da região que envolve a América do Norte. Foi criada em 1997 e é uma organização sem fins lucrativos localizada nos EUA. Site: www.arin.net

• RIPENCC – Réseaux IP Européens Network Coordination Centre – Cuida da região da Europa, Oriente Médio e Ásia Central. Começou a operar em 1992 em Amsterdã, Holanda. Site: www.ripe.net

http://www.arin.net/

• APNIC – Ásia-Pacific Network Information Centre – Cuida da região da Ásia e Pacífico. Congrega 1.540 membros. Localizada em Brisbane, Austrália.Site: www.apnic.net.

• LACNIC – Latin American And Caribbean Internet Address Registry – Cuida da região da América Latina e Caribe. Site: www.lacnic.net

• AFRINIC – African Network Information Centre – É a RIR responsável pela região da África. Site: www.afrinic.net.

http://www.apnic.net/

http://www.lacnic.net/

http://www.afrinic.net/

ICANN

IANA

ARIN ou RIPENCC ou APNIC ou LACNIC ou AFRINIC

NIC.BR

AS - Sistemas Autônomos(Cada Estado tem um)

VOCÊ

ISOC – Internet Society – é uma sociedade a qual pertencem mais de 100 organizações e possui 20.000 membros em mais de 180 países.

Ela fornece a liderança ao dirigir-se aos órgãos que confrontam o futuro da Internet e também abriga os grupos responsáveis pela padronização da infra-estrutura da Internet, incluindo o IETF. (É como se fosse um tipo de “sindicato”).

Site: www.isoc.org

RFC – Request For Comments – as RFCs são documentos técnicos da Internet. Criado pelo IETF, as RFCs documentam os serviços, protocolos e tecnologias da Internet. Através das RFCs podemos saber, por exemplo, como funciona o protocolo IP, HTTP, o serviços de resolução de nomes (DNS), etc.

Cada RFC possui um título e um número serial que o identifica. O processo de publicação de um RFC é demorado, pois até ser publicada ela é discutida intensamente por um corpo técnico do IETF.

Uma vez publicada, ela não pode ser mais alterada. Mas elas podem ser atualizadas em novas RFCs.

Quando uma RFC está desatualizada ela pode ser marcada como obsoleta e apontar a RFC que a atualizou.

Observação Importante:

A estrutura da Internet é controlada pelos EUA, porém seu conteúdo não. Cada país tem suas leis, ou seja, conteúdos que são proibidos por alguns países, podem não serem proibidos por outros países.

Ex: Aqui no Brasil pedofilia é crime, já no Irã é permitido casamentos com meninas de 8, 9, 10, 11 anos de idade.

1.15.3) Dispositivos de Rede1.15.3) Dispositivos de Rede

• Placa de Rede – Uma placa de rede é uma placa de circuito impresso que se encaixa no slot de expansão de um barramento em uma placa-mãe do computador ou em um dispositivo periférico. É também chamada de NIC (Network Interface Card).

Em computadores laptop/notebook, as placas de rede são normalmente do tamanho de uma placa PCMCIA. Sua função é adaptar o dispositivo de host ao meio da rede.

As placas de rede pertencem à camada 2 do Modelo OSI.

Toda placa de rede Ethernet possui um endereço físico, conhecido como MAC ADDRESS. Este endereço deve ser único no mundo e numa mesma rede não deve haver duas máquinas com endereços MAC iguais, pois isto pode acarretar problemas durante a transmissão dos quadros.O endereço MAC é um endereço de 48 bits em formatos alfa-numéricos. Onde os 3 primeiros campos referem-se ao fabricante e os 3 últimos uma sequência aleatória.

Exemplo: A1:BF:31:14:FB:A0Fabricante Número Sequencial


Marcas de Placas de Rede

Primeira Linha• 3Com • Cisco • Intel • AMP • Linksys


Marcas de Placas de Rede

Segunda Linha• Realtek • D-Link • Furukawa


Adaptadores de Rede Combo

• BNC (Coaxial) • DB-9 • RJ-45


Adaptadores de Rede

• RJ-45


Adaptadores de Rede para fibra óptica


Adaptadores de Rede para entrada USB


Adaptadores de Rede Wireless para Laptops (PCMCIA)

• Repetidor – Dispositivo muito usado nas primeiras redes Ethernet que usavam o cabo coaxial. Tinha a finalidade de receber um sinal fraco que vinha pelo cabo e regenerá-lo para que este pudesse chegar forte à estação de destino.

Repetidores aumentavam a quantidade de hosts em uma rede Ethernet que usava cabo coaxial (ou seja, limite de 185m e 30 máquinas.

• Bridge – Conhecida também como ponte, a bridge segmenta a rede Ethernet, ou seja, o tráfego de um lado da bridge não é repassado para as estações localizadas do outro.Podemos dizer que o switch é uma evolução da bridge.

• Hub – é um repetidor multiportas. A diferença é o número de cabos que se conectam ao dispositivo.Pode ser classificado em duas formas:Passivo – não recebe alimentação elétrica e por isso não é capaz de regenerar o sinal (funciona como se fosse um benjamim); Ativo – recebe energia elétrica, portanto, é capaz de regenerar o sinal.

OBS: Entre dois hubs usa-se cabo cross-over (veremos mais adiante o que venha a ser isso).

• Hub

Diagrama de uso de um Hub

• Switch – diferença entre hub e switch: o switch toma decisão com base nos endereços MACs (cria a tabela MAC igual a bridge) e o hub não toma nenhuma decisão.

É um dispositivo da camada 2 do Modelo OSI.

Só a máquina que tem que receber dados é a que vai receber. Switchs são comutadores, aliviam o congestionamento nas redes LANs Ethernet, reduzindo o tráfego e aumentando a largura de banda.

Funcionamento do Switch:

Os switchs possuem tabelas onde armazenam os MACs “conhecidos” na rede e sua porta.Os MACs podem ser hosts, hubs, outros switchs, bridges ou roteadores.

Endereço MAC: 001 Endereço MAC: 002

Endereço MAC: 003

Cabo Cross

Cabo Cross

001/002

003/001

002/001

Diagrama de uso de um Switch

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