Redes de computadores

É o compatilhamento de recursos entre duas ou mais estações, sejam eles, arquivos de texto, de dados ou periféricos tais como impressoras, leitores de CD/DVD, etc.

Do ponto de vista geográfico, as redes classificam-se em:

• ponto-a-ponto

É a forma mais comum de ligação, onde temos dois pontos (receptor e transmissor) ligados entre si trocando informações.

topologia ponto-a-ponto

• multiponto

Nesta arquitetura, um ponto central envia informações para vários pontos, utilizando um mesmo meio.

topologia multiponto

Podemos ainda, ter vários pontos centrais interligados formando redes maiores, como veremos a seguir.

• PAN (Personal Area Network) - Rede pessoal

É uma rede utilizada para comunicação entre o computador e os dispositivos eletroeletrônicos, p.ex.: telefones, PDA, etc., próximos a uma pessoa. Seu alcance de é de alguns metros. E podem ser usadas para conectar dispositivos pessoais entre si, ou a uma rede de nível mais alto tal como a Internet. A PAN pode ainda conectar dispositivos a computadores através de barramentos USB e FireWire. Utilizando as tecnologias IrDA (Infrared Data Association) e Bluetooth, a PAN pode evoluir para uma WPAN (Wireless Personal Area Network).

• LAN (Local Area Network) - Rede Local

São redes locais que unem computadores de um escritório, prédio, ou mesmo um conjunto de prédios próximos, usando cabos ou ondas de rádio.

• CAN (Campus Area Network) - Rede de Campus

Pouco mencionada é uma rede feita para interconexão de LAN dentro de uma área geográfica limitada, p.ex.: campus universitário.

• MAN (Metroplitan Area Network) - Rede de Área Metropolitana

São redes que conectam duas ou mais LAN ou CAN mas que não estendem-se além das fronteiras metropolitanas de uma cidade.

• WAN (Wide Area Network) - Rede de Longo Alcance

É uma rede de comunicação de dados que cobre uma área geográfica relativamente ampla usando cabos telefônicos, enlaces de microondas ou mesmo satélites. p.ex: de um país a outro ou de um continente a outro. Um bom exemplo de WAN é a Internet.

Entende-se por topologia, a forma como os computadores são interligados, a saber: topologia física é a maneira como os cabos conectam fisicamente os computadores; e topologia lógica, por sua vez, é a maneira como os sinais trafegam através dos cabos e placas de rede.

As redes podem ter uma topologia física diferente da topologia lógica. As redes Ethernet, por exemplo, usam uma topologia lógica de barramento, mas podem usar topologias físicas em estrela ou em barramento. As redes Token Ring, por sua vez, usam uma topologia lógica de anel, mas usam topologia física em estrela.

Esta topologia é a arquitetura mais comum encontrada nas redes Ethernet. As estações (nós de rede) estão ligadas por meio de um cabo coaxial, onde ao longo do mesmo os nós da rede são conectados, utilizando-se conectores tipo BNC.

Os dados são difundidos no barramento, para todos, e somente um nó pode transmitir por vez. Um das vantagens desta forma de conexão é o seu baixo custo e rapidez com que se consegue ligar novos nós ao barramento. A desvantagem é que se o cabo partir em algum ponto, toda a rede pára de funcionar.

Em uma rede com topologia em estrela todos os computadores se prendem a um ponto central (concentrador), normalmente um hub ou um switch. Como a rede estrela assemelha-se a uma roda, o ponto central normalmente recebe o nome de hub (pois se assemelha ao cubo de uma roda).

Nesta topologia, os computadores são organizados de forma que sejam conectados em um loop fechado. A topologia de anel físico é praticamente uma teoria, pois seria complicado e problemático demais montar uma rede deste tipo na prática. Sempre que ouvirmos falar de topologia em anel, na verdade se trata de uma rede Token Ring, que usa uma topologia de anel lógico, mas que ao mesmo tempo usa topologia física de estrela.

É importante entender que o anel, bem como a topologia estrela, refere-se a conexões lógicas entre os computadores, não a orientação física. Os computadores e as conexões não precisam ser organizados em um círculo. O cabo entre dois computadores em uma rede em anel pode subir do chão de um edifício para outro ou seguir um corredor e ainda assim, ser chamada de anel.

A placa de rede é o hardware que permite aos micros conversarem entre si através da rede. Sua função é controlar todo o envio e recebimento de dados através da rede.

Cada arquitetura de rede exige um tipo específico de placa. Por exemplo, jamais deve-se usar uma placa de rede Token Ring em uma rede Ethernet, pois simplesmente ela não conseguirá comunicar-se com as demais.

Placa de rede - Cabo coaxial	Placa de rede - Par trançado	Placa de rede - Fibra Óptica

A maioria das redes de computadores utilizam cabos e placas tipo Ethernet.

Ethernet é um padrão elétrico usado na comunicação entre os dispositivos de uma rede local. Podemos ter cabos Ethernet de vários tipos, tais como: Par trançado; Coaxial fino; Coaxial grosso; Fibra Óptica; etc., cada um tem suas vantagens e desvantagens.

O projeto de cabeamento de uma rede, é um fator de extrema importância para o bom desempenho da rede. Ele envolve aspectos como: taxa de transmissão; largura de banda; facilidade de instalação; imunidade a ruídos; confiabilidade; custos de interface; exigências geográficas; conformidade com padrões internacionais; e disponibilidades de componentes.

Os cabos mais utilizados são os coaxiais, par trançado e fibra óptica, cada um tem suas vantagens e desvantagens, sendo sua escolha concernente ao tipo de rede.

Os cabos de par trançado são os mais usados; tem um melhor custo-benefício; são aproximadamente 10 vezes mais rápidos que os cabos coaxiais. Podem ser blindados STP (Shielded Twisted Pair) ou sem blindagem UTP (Unshielded Twisted Pair).

Os cabos de fibra óptica permitem transmissões de dados a velocidades muito maiores e são praticamente imunes a qualquer tipo de interferência eletromagnética, porém, têm custo elevado e são difíceis de instalar, demandando equipamentos mais caros e mão de obra mais especializada. Apesar da alta velocidade de transferência, as fibras ainda não são uma boa opção para pequenas redes devido ao custo.

Os cabos coaxiais permitem que os dados sejam transmitidos através de uma distância maior que a permitida pelos cabos de par trançado sem blindagem UTP e são pouco sensíveis a interferências eletromagnéticas. Mas por outro lado, são mais caros e pouco flexíveis, outra desvantagem é que a maioria deles requerem o barramento ISA praticamente em desuso.

Existem diferentes tipos de cabos coaxiais:

• 10Base5

É um tipo mais antigo, usado geralmente em redes baseadas em mainframes. É um cabo grosso, aproximadamente 10 mm (0.4"), tem um custo elevado, e são difííceis de instalar devido a pouca flexibilidade. Exigem uma topologia de rede bem mais cara e complicada. Podemos ter um cabo coaxial 10base5 numa posiçao central, como um backbone, no qual as estações são conectadas usando um dispositivo chamado transceptor, que atua como um meio de ligaçao entre elas e o cabo principal. Os transceptores perfuram o cabo 10Base5, alcançando o cabo central que transmite os dados, sendo por esse motivo chamados de "derivadores vampiros". Os transceptores são conectados aos encaixes AUI (Attachement Unit Interface) das placas de rede (parecido com a porta de joystick, encontrado principalmente em placas antigas) através de um cabo mais fino, chamado cabo transceptor.

• 10Base2

Também chamados de cabos coaxiais finos, ou cabos Thinnet, são os cabos coaxiais usados atualmente em redes Ethernet. Seu diâmetro é de aproximadamente 4,5 mm (0.18"), o que os torna razoavelmente flexíveis. São muito parecidos com os cabos usados em instalações de antenas de TV, a diferença reside na impedância, os de antenas possuem 75 ohms enquanto que os 10Base2 possuem impedância de 50 ohms.

Usando cabos 10Base2, é possível ligar até 30 micros no mesmo cabo, pois acima disso, o grande número de colisões de pacotes irão prejudicar o desempenho da rede, chegando ao ponto de praticamente impedir a comunicação entre os micros em casos extremos. O comprimento do cabo que liga um micro ao outro deve ser de no mínimo 50 cm, e o comprimento total do cabo (do primeiro ao último micro) não pode superar os 185 m.

O cabo de par trançado é composto por pares de fios. Os fios de um par são enrolados em espiral a fim de, minimizar as interferências eletromagnéticas e de radiofreqüência. Segue abaixo alguns cabos que podemos encontrar, porém vamos focar nosso estudo nos UTP e STP.

• UTP (Unshielded Twisted Pair) - Par trançado sem blindagem
• STP (Shielded Twisted Pair) - Par trançado blindado
• SCTP (Screened Twisted Pair) - Par trançado com blindagem externa
• FTP (Foil Twisted Pair) - Par trançado folheado

O cabo STP além de possuir uma malha blindada global que confere uma maior imunidade as inteferências externas eletromagnética/radiofrequência, possui ainda uma blindagem interna envolvendo cada componente do cabo cujo objetivo é reduzir a diafonia. Sua impedância característica é de 150 Ohm e pode alcançar uma largura de banda de 300 MHz em 100m de cabo. Ao contrário dos cabos coaxiais, a blindagem dos cabos STP não faz parte do caminho percorrido pelo sinal.

O cabo UTP passou a ser o cabo mais popular no uso das redes. Cada segmento pode chegar no máximo a 100 m. Sua impedância caraterística é de 100 Ohm, fator importante que o diferencia dos outros tipos de par trançado e fios de telefone. As especificações determinam quantos trançamentos são permitidos por metro de cabo, e o número de trançamentos depende do propósito para qual o cabo será utilizado.

A EIA/TIA (Associação da Industria Eletrônica e Associação da Industria de Telecomunicações) especificou o tipo de cabo UTP a ser usado em várias situações de cabeamento.

Um problema potencial com todos os tipos de cabeamento é o crosstalk. Crosstalk pode ser definido como interferência entre dois cabos UTP. Quanto maior o número trançamentos por metro de cabo, maior será a resistência do cabo a esse tipo de interferência.

Par trançado UTP	Par trançado STP
Par trançado UTP/STP rígido	Par trançado UTP/STP flexível

Ao contrário dos cabos coaxiais e de par trançado, que nada mais são do que fios de cobre que transportam sinais elétricos, a fibra óptica transmite luz e por isso é praticamente imune a qualquer tipo de interferência eletromagnética. Além disso, como os cabos são feitos de plástico e fibra de vidro, são resistentes a corrosão.

O cabo de fibra óptica é formado por um núcleo extremamente fino de vidro, ou mesmo de um tipo especial de plástico. Uma nova cobertura de fibra de vidro, bem mais grossa envolve e protege o núcleo. Em seguida temos uma camada de plástico protetora chamada de cladding, uma nova camada de isolamento e finalmente uma capa externa chamada bainha.

É uma interface física padronizada para conectar equipamentos de telecomunicações, normalmente, computadores. É um conector usado nos cabos de par trançado, ele é bem maior do que o RJ-11, usado nas instalações telefônicas, possuir 8 vias, enquanto o RJ-11 possui apenas 4, pode ser macho ou fêmea. O macho é usado para ligar cabos aos equipamentos ou a conectores fêmea e este para ligar dois segmentos de cabo.

Plugue RJ-45 para par trançado, cat. 5		Plugue RJ-45 para par trançado, cat. 5, blindado

As regras da instalação de plugues em cabo são baseadas em marcação colorida de pares e são emitidas na forma de padrão EIA/TIA 568. Há duas especificaçõoes deste padrão que tem ampla difusão: EIA/TIA-568A e EIA/TIA-568B. Cada condutor isolado do cabo de telecomunicação tem a sua própria cor, que facilita a busca do condutor desejado e sua terminação. Os códigos de cores para cabo de 4 pares são mostrados no esquema abaixo:

Especificação EIA/TIA 568A		Especificação EIA/TIA 568B

Conector para cabos coaxiais utilizado em aplicações de rede de computadores, no transporte de sinais de aparelhos de medição de altas-frequencias (osciloscópios por exemplo) e no transporte de sinais de vídeo (imagem) em aplicações profissionais.

O termo BNC se refere a família desses conectores. Existem vários componentes que fazem parte dessa família, no mercado.

Conector BNC fêmea-macho	Conector BNC macho-fêmea	Conector BNC fêmea-fêmea
Conector BNC T 2fêmeas-1macho	Conector BNC T 3fêmeas	Conector BNC 90° fêmea-macho
Conector BNC Terminador 50 Ohm	Conector BNC Terminador 75 Ohm	Conector BNC Terminador 93 Ohm

Conector ST

Desde sua introdução no mercado pela AT&T em 1985 com as características de ser um conector pequeno, barato e com uma melhor performance para comunicações de dados com fibras multimodo.

Conector ST, 3 mm, acoplamento metálico		Conector ST, 0.9 mm, acoplamento metálico

Conector SC

Podem ser utilizados em fibras monomodo e multimodo, conector de encaixe de fácil conexão e de baixo custo.

Conector SC, 3 mm, simplex		Conector SC, 0.9 mm, simplex

É um dispositivo que tem a função de interligar os computadores de uma rede local. Sua forma de trabalho é a mais simples se comparado ao switch e ao roteador: o hub recebe dados vindos de um computador e os retransmite as outras máquinas conectadas a ele. No momento em que isso ocorre, nenhum outro computador consegue enviar sinal, "collision domain" (domínio de colisão). Sua liberação acontece após o sinal anterior ter sido completamente distribuído. Exitem vários tipo de hub, onde destacamos abaixo os mais encontrados:

É um equipamento muito semelhante ao hub, utilizados normalmente para interligar segmentos (barramentos) de redes locais, mas tem uma grande diferença, a switch permitir passar para outro segmento de rede somente os dados destinados a ele. Isso porque ela cria uma espécie de canal de comunicaçao exclusiva entre a origem e o destino, evitando o "broadcast domain" (domínio de difusão). Aumenta assim, o desempenho da rede já que a comunicação está sempre disponível, exceto quando dois ou mais computadores tentam enviar dados simultaneamente a mesma máquina, "collision domain" (domínio de colisão). Essa característica também diminui a ocorrência de erros (colisões de pacotes, por exemplo). Assim como no hub, é possível ter várias portas em um switch e a quantidade varia da mesma forma.

É um equipamento utilizado para conectar redes de maior porte. Ele é mais "inteligente" que o switch, pois além de poder fazer a mesma função deste, também tem a capacidade de escolher a melhor rota que um determinado pacote de dados deve seguir para chegar em seu destino. Comparando a rede com o trânsito de uma cidade grande, o roteador seria o dispositivo capaz de escolher os caminhos mais curtos e de menos congestionados, daí o nome de roteador ou encaminhador.

Os roteadores são capazes de interligar várias redes e geralmente trabalham em conjunto com hubs e switchs. Ainda, podem ser dotados de recursos extras, tais como firewall.