Padres e Arquitecturas de rede

Padres e Arquitecturas de rede

Emanuel Pires

N4

Cef oi

ICAR

Arquitecturas de redeComo vimos no incio deste captulo, temos uma diviso entre topologias fsicas de rede (a forma como os micros so interligados) e as topologias lgicas (a forma como os dados so transmitidos).

Quanto topologia fsica, temos topologias de barramento, onde usamos um nico cabo coaxial para interligar todos os micros, e topologias de estrela, onde usamos cabos de par tranado e um hub.

As redes com topologia de estrela so as mais usadas actualmente, pois nelas a soluo de problemas muito mais simples. Se uma estao no funciona, temos o problema isolado prpria estao. Basta ento verificar se a estao est correctamente configurada e se a placa de rede est funcionando, se o cabo que liga o micro ao hub est intacto, no existe mau contacto e se a porta do hub qual o micro est conectado est funcionando.

As nicas vantagens da topologia de barramento fsico residem no custo, j que geralmente usamos menos cabo para interligar os micros e no precisamos de um hub. As desvantagens por sua vez so muitas: como um nico cabo interliga todos os micros, uma nica estao com problemas ser capaz de derrubar toda a rede. A soluo de problemas tambm mais difcil, pois voc ter que examinar micro por micro at descobrir qual est derrubando a rede. A possibilidade de mau contacto nos cabos tambm maior, e novamente, um nico encaixe com mau contacto pode derrubar toda a rede (e l vai voc novamente verificar micro por micro...). Finalmente, usando cabo coaxial, sua rede ficar limitada a 10 mbps, enquanto usando cabos de par tranado categoria 5 numa topologia de estrela, podemos chegar a 100 mbps.Por causa destas desvantagens, a topologia de barramento pode ser utilizvel em redes de no mximo 5 ou 10 micros, acima disto voc deve considerar apenas a topologia de estrela. Caso voc no se importe de gastar alguns reais a mais num hub, aconselhvel j comear logo com uma rede com cabos de par tranado, que lhe dar menos dor de cabea mais tarde.

Citei no incio a topologia fsica de anel, onde um nico cabo interligaria todos os micros e voltaria ao primeiro formando um anel. Esta topologia porm apenas uma teoria, j que o cabeamento seria muito mais difcil e no teria vantagens sobre as redes em barramento e estrela.

Topologias LgicasA topologia lgica da rede, determina como os dados so transmitidos atravs da rede. No existe necessariamente uma ligao entre a topologia fsica e lgica; podemos ter uma estrela fsica e um barramento lgico, por exemplo.

Existem trs topologias lgicas de rede: Ethernet, Token Ring e Arcnet. Como a topologia lgica determina directamente o modo de funcionamento da placa de rede, esta ser especfica para um tipo de rede. No possvel usar placas Token Ring em Redes Ethernet, ou placas Ethernet em Redes Arcnet, por exemplo.

Redes EthernetAs placas de rede Ethernet so de longe as mais utilizadas actualmente, sobretudo em redes pequenas e mdias e provavelmente a nica arquitectura de rede com a qual voc ir trabalhar. Numa rede Ethernet, temos uma topologia lgica de barramento. Isto significa que quando uma estao precisar transmitir dados, ela irradiar o sinal para toda a rede. Todas as demais estaes ouviro a transmisso, mas apenas a placa de rede que tiver o endereo indicado no pacote de dados receber os dados. As demais estaes simplesmente ignoraro a transmisso. Mais uma vez vale lembrar que apesar de utilizar uma topologia lgica de barramento, as redes Ethernet podem utilizar topologias fsicas de estrela ou de barramento.

PacotesTodos os dados transmitidos atravs da rede, so divididos em pacotes. Em redes Ethernet, cada pacote pode ter at 1550 bytes de dados. A estao emissora escuta o cabo, transmite um pacote, escuta o cabo novamente, transmite outro pacote e assim por diante. A estao receptora por sua vez, vai juntando os pacotes at ter o arquivo completo.O uso de pacotes evita que uma nica estao monopolize a rede por muito tempo, e torna mais fcil a correco de erros. Se por acaso um pacote chegar corrompido, devido a interferncias no cabo, ou qualquer outro motivo, ser solicitada uma retransmisso do pacote. Quanto pior for a qualidade do cabo e maior for o nvel de interferncias, mais pacotes chegaro corrompidos e tero que ser retransmitidos e, consequentemente, pior ser o desempenho da rede. Os pacotes Ethernet so divididos em 7 partes:

Oprembuloserve para coordenar o envio dos demais dados do pacote, servindo como um sinal de sincronismo. Obyte de incioavisa as estaes recebedoras que a transmisso ir comear (at aqui todas as estaes da rede esto lendo o pacote). Oendereo de destinoindica a qual estao o pacote est endereado. Apenas a placa de rede que possuir o endereo indicado ir ler o restante do pacote, as demais ignoraro o restante da transmisso. Oendereo de origemindica qual estao est enviando os dados.Antes de comear o envio dos dados em si, temos mais um campo de 16 bits (2 bytes) que indica otipo de dadosque ser transmitido, alguns dos atributos so: imagem, texto ASCII e binrio. Finalmente temos enviados osdados, sendo que cada pacote pode conter at 1550 bytes de dados. Caso o arquivo seja maior que isso, ser dividido em vrios pacotes. Finalizando o pacote temos mais 32 bits deverificaoque servem para a estao receptora verificar se os dados do pacote chegaram intactos, atravs de um processo de paridade. Caso o pacote chegue corrompido ser solicitada sua retransmisso.

Modo Full-DuplexPara activar o modo full duplex da placa, voc precisa apenas aceder as propriedades da conexo de rede e clicar em configurar para abrir a janela de opes da placa de rede. Voc encontrar a opo de activar o Full-Duplex na sesso Avanado.

Mas, existe uma pequena regra para activar o full duplex.Numa rede de 10 megabits 10Base-T ou de 100 megabits 100Base-TX, os dois padres mais comuns, voc s pode usar o modo full duplex se estiver usando um cabo cross over, apenas entre dois micros, ou ento se estiver usando um switch.As duas arquitecturas utilizam apenas dois pares dos 4 do cabo de par tranado. Um par transmite dados e o outro transmite as notificaes de colises de pacotes. No full duplex so utilizados os dois pares, um para enviar e outro para receber, por isso no existe mais a deteco de coliso de pacotes.Se voc activar o full duplex com mais de 2 PCs por segmento de rede (usando um hub) o desempenho da rede vai diminuir ao invs de aumentar, pois o nmero de colises de pacotes vai aumentar muito e as placas sero obrigadas a fazer muitas retransmisses.

Mas, no existe um ganho de desempenho muito grande ao usar o full duplex ao invs do half-duplex (ou semi-duplex), pois s haver ganho quando as duas estaes precisarem transmitir grandes quantidades de dados ao mesmo tempo. O cenrio mais comum uma das estaes transmitindo dados e a outra apenas confirmando o recebimento dos pacotes, onde o modo full-duplex no faz diferena.As placas 10Base-2, as antigas, que utilizam cabo coaxial, no suportam full duplex. Isso uma exclusividade das placas que utilizam par tranado ou fibra ptica. As redes gigabit-over-cooper, que tambm utilizam cabos de par tranado suportam um modo full duplex, que tambm pode ser activado apenas ao ligar directamente dois PCs ou utilizar um switch.

Funcionamento das redesGenericamente falando, existem dois tipos de rede, chamadas LAN e WAN. A diferena que enquanto uma LAN (local area network, ou rede local) uma rede que une os micros de um escritrio, prdio, ou mesmo um conjunto de prdios prximos, usando cabos ou ondas de rdio, uma WAN (wide area network, ou rede de longa distncia) interliga micros situados em cidades, pases ou mesmo continentes diferentes, usando links de fibra ptica, microondas ou mesmo satlites. Geralmente uma WAN formada por vrias LANs interligadas: as vrias filiais de uma grande empresa por exemplo.

Placas de RedeO primeiro componente de uma rede justamente a placa de rede. Alm de funcionar como um meio de comunicao, a placa de rede desempenha vrias funes essenciais, como a verificao da integridade dos dados recebidos e a correco de erros. A placa de rede dever ser escolhida de acordo com a arquitectura de rede escolhida (Ethernet ou Token Ring) e tambm de acordo com o tipo de cabo que ser usado.Actualmente, as placas mais comuns so as placas Ethernet 10/100, que utilizam cabos de par tranado e vem em verso PCI:

Placa de rede Fast Ethernet

CabosPara haver comunicao entre as placas de rede necessrio algum meio fsico de comunicao. Apesar dos cabos de cobre serem de longe os mais utilizados, podemos tambm usar fibra ptica ou mesmo ondas de rdio. Em matria de cabos, os mais utilizados so os cabos de par tranado, cabos coaxiais e cabos de fibra ptica. Cada categoria tem suas prprias vantagens e limitaes, sendo mais adequado para um tipo especfico de rede. Os cabos coaxiais permitem que os dados sejam transmitidos atravs de uma distncia maior que a permitida pelos cabos de par tranado sem blindagem (UTP), mas por outro, lado no so to flexveis e so mais caros que eles. Os cabos de fibra ptica permitem transmisses de dados a velocidades muito maiores e so completamente imunes a qualquer tipo de interferncia electromagntica, porm, so muito mais caros e difceis de instalar, demandando equipamentos mais caros e mo-de-obra mais especializada. Apesar da alta velocidade de transferncia, as fibras ainda no so uma boa opo para pequenas redes devido ao custo.

Cabo de par tranado e cabo coaxial

TopologiasTemos em seguida, a topologia da rede, ou seja, de que forma os micros so interligados. Como quase tudo em computao, temos aqui uma diviso entre topologias fsicas e topologias lgicas. A topologia fsica a maneira como os cabos conectamfisicamenteos micros. A topologia lgica, por sua vez, a maneira como os sinais viajam atravs dos cabos e placas de rede. As redes Ethernet, por exemplo, usam uma topologia lgica de barramento, mas podem usar topologias fsicas de estrela ou de barramento. As redes Token Ring, por sua vez, usam uma topologia lgica de anel, mas usam topologia fsica de estrela. No se preocupe pois vamos ver tudo com detalhes mais adiante.

Temos trs tipos de topologia fsica, conhecidas como topologia de barramento, de estrela e de anel. A topologia de barramento a mais simples das trs, pois nela um PC ligado ao outro, usando cabos coaxiais. Na topologia de estrela, os micros no so ligados entre si, mas sim a um hub, usando cabos de par tranado. O Hub permite que todos os micros conectados se vejam mutuamente. Finalmente temos a topologia de anel, onde apenas um cabo passa por todos os micros e volta ao primeiro, formando um anel fechado. A topologia de anel fsico praticamente apenas uma teoria, pois seria complicado e problemtico demais montar uma rede deste tipo na prtica. Sempre que ouvir falar em uma rede com topologia de anel, pode ter certeza que na verdade se trata de uma rede Token Ring, que usa uma topologia de anel lgico, mas que ao mesmo tempo usa topologia fsica de estrela.

ArquitecturasEthernet, Token Ring e Arcnet so trs arquitecturas de rede diferentes, que exigem placas de rede diferentes, e possuem exigncias diferentes a nvel de cabeamento, que iremos examinar mais adiante.Uma arquitectura de rede define como os sinais iro viajar atravs da rede. Todo o trabalho feito de maneira transparente pela placa de rede, que funciona de maneira diferente de acordo com a arquitectura para a qual tenha sido construda.Por isso, existem tanto placas de rede padro Ethernet, quanto padro Token Ring e Arcnet. Uma vez que decida qual arquitectura de rede ir utilizar, voc ter que usar apenas placas compatveis com a arquitectura: 30 placas Ethernet para os 30 micros da rede, por exemplo.Claro que actualmente as redes Ethernet so de longe as mais usadas, mas nem por isso vamos deixar de conhecer as opes.

ProtocolosCabos e placas de rede servem para estabelecer uma ligao fsica entre os micros, a fim de permitir a transmisso de dados. Os protocolos, por sua vez, constituem um conjunto de padres usados para permitir que os micros falem a mesma lngua e possam se entender. Os protocolos mais usados actualmente so o TPC/IP (protocolo padro na Internet), NetBEUI e IPX/SPX.Podemos fazer uma analogia com o sistema telefnico: veja que as linhas, centrais, aparelhos, etc. servem para criar uma ligao que permite a transmisso de voz. Mas, para que duas pessoas possam se comunicar usando o telefone, existem vrios padres. Por exemplo, para falar com um amigo voc discar seu nmero, ele atender e dir al para mostrar que est na linha. Vocs se comunicaro usando a lngua Portuguesa, que tambm um conjunto de cdigos e convenes e, finalmente, quando quiser terminar a conversa, voc ir despedir-se e desligar o telefone.Os protocolos de rede tm a mesma funo: permitir que um pacote de dados realmente chegue ao micro destino, e que os dados sejam inteligveis para ele. Para existir comunicao, preciso que todos os micros da rede utilizem o mesmo protocolo (voc nunca conseguiria comunicar-se com algum que falasse Chins, caso conhecesse apenas o Portugus, por exemplo).

possvel instalar vrios protocolos no mesmo micro, para que ele torne-se um poliglota e possa se entender com micros usurios de vrios protocolos diferentes. Se voc usa o protocolo NetBEUI em sua rede, mas precisa que um dos micros aceda a Internet (onde e utilizado o protocolo TCP/IP), basta instalar nele os dois protocolos. Assim ele usar o TCP/IP para aceder a Internet e o NetBEUI para comunicar-se com os outros micros da rede. Dentro do Windows 98, voc pode instalar e desinstalar protocolos atravs do cone redes no painel de controlo.Existe apenas um pequeno problema em usar vrios perifricos no mesmo micro que uma pequena perda de desempenho, j que ele ter de lidar com mais solicitaes simultneas, por isso recomendvel manter instalados apenas os protocolos que forem ser usados. De qualquer forma, conforme os PCs vem tornando-se mais rpidos, esta queda vem tornando-se cada vez menos perceptvel.

RecursosTudo que compartilhado atravs da rede, seja um arquivo, um CD-ROM, disco rgido ou impressora, chamado de recurso. O micro que disponibiliza o recurso chamado de servidor ou host, enquanto os micros que usam tal recurso so chamados de clientes, ou guests. Talvez o tipo mais conhecido (e mais obsoleto) de rede cliente-servidor, sejam as antigas redes baseadas em mainframes e terminais burros, onde todo o processamento era feito no servidor, enquanto os terminais funcionavam apenas como interfaces de entrada e sada de dados.Num conceito mais moderno, existem vrios tipos de servidores: servidores de disco (que disponibilizam seu disco rgido para ser usado por estaes sem disco rgido, mas com poder de processamento), servidores de arquivos (que centralizam e disponibilizam arquivos que podem ser acedidos por outros micros da rede), servidores de fax (que cuidam da emisso e recepo de faxes atravs da rede), servidores de impresso (que disponibilizam uma impressora) e assim por diante. Dependendo do seu poder de processamento e de como estiver configurado, um nico micro pode acumular vrias funes, servindo arquivos e impressoras ao mesmo tempo, por exemplo.

Existem tambm servidores dedicados e servidores no-dedicados. A diferena que enquanto um servidor dedicado um micro reservado, um servidor no dedicado um micro qualquer, que usado normalmente, mas que ao mesmo tempo disponibiliza algum recurso. Se voc tem 5 micros numa rede, todos so usados por algum, mas um deles compartilha uma impressora e outro disponibiliza arquivos, temos dois servidores no dedicados, respectivamente de impresso e de arquivos.Outro vocbulo bastante usado no ambiente de redes o termo estao de trabalho. Qualquer micro conectado rede, e que tenha acesso aos recursos compartilhados por outros micros da rede, recebe o nome de estao de trabalho. Voc tambm ouvir muito o termo n de rede. Um n qualquer aparelho conectado rede, seja um micro, uma impressora de rede, um servidor ou qualquer outra coisa que tenha um endereo na rede

N.O.S.Finalmente chegamos ao ltimo componente da rede, o NOS, ou Network Operational System. Qualquer sistema operacional que possa ser usado numa rede, ou seja, que oferea suporte s redes pode ser chamado de NOS. Temos nesta lista o Windows 3.11 for Workgroups, o Windows 95/98, Windows NT, Windows 2000, Novell Netware, Linux, Solaris, entre vrios outros. Cada sistema possui seus prprios recursos e limitaes, sendo mais adequado para um tipo especfico de rede.Hoje em dia, os sistemas mais usados como servidores domsticos ou em pequenas empresas so o Windows 2000 Server (ou NT Server) e o Linux, que vem ganhando espao. O mais interessante que possvel misturar PCs rodando os dois sistemas na mesma rede, usando o Samba, um software que acompanha a maior parte das distribuies do Linux que permite que tanto uma mquina Linux aceda a impressoras ou arquivos de um servidor Windows, quanto que um servidor Linux substitua um servidor Windows, disponibilizando arquivos e impressoras para clientes rodando Windows.