REDES DE COMPUTADORES
LAN e WAN:
Topologias e Equipamentos
Prof. Sérgio Alves
1
Introdução
INTRODUÇÃO
Este trabalho tem como objetivos:
• definir uma rede local - LAN
• definir uma rede aberta - WAN
• descrever os principais componentes de uma rede e
os equipamentos que a constituem
• dar perspectivas de uso de LAN / WAN em
telecomunicações e sua integração com cabeamento
e sistemas sem fio
Prof. Sérgio Alves
2
LAN
O QUE É UMA REDE LOCAL - LAN ?
“É uma rede, limitada
em uma área
geográfica, na qual
computadores e
outros equipamentos
são conectados
através de um
cabeamento comum.”
Prof. Sérgio Alves
Hub
3
LAN
PARA QUÊ SÃO USADAS AS LANs ?
As LANs permitem aos
usuários compartilhar
informações e recursos:
• arquivos e backup
• e-mail
• impressoras
• bancos de dados
Prof. Sérgio Alves
4
LAN
COMPONENTES DIVERSOS DE UMA LAN
Placas de rede
Impressora em
rede
Cabeamento
de rede
Usuários
Prof. Sérgio Alves
Servidor
Sistema
Operacional
de Rede
5
LAN
TOPOLOGIAS DE REDE
ANEL
ESTRELA
BARRAMENTO
Prof. Sérgio Alves
6
LAN
COMO AS INFORMAÇÕES TRAFEGAM
NA REDE
• as informações são colocadas em “pacotes”;
• pacotes são como envelopes que levam as
informações até o destinatário;
• o formato do pacote é definido pelo protocolo de
rede.
Endereço de origem
Prof. Sérgio Alves
Endereço de destino
7
LAN
MODELO ISO / OSI
Layer 7 Aplicação
Interface entre o software de rede e os softwares de
aplicação do usuário.
Layer 6 Apresentação Representação de dados.
Layer 5 Sessão
Tabela de endereçamento e segurança.
Layer 4 Transporte
Controle da transmissão de ponta a ponta.
Layer 3 Rede
Estabelece conexão lógica cuidando do tráfego e
roteamento (p.ex., routers, routing switches)
Layer 2 Enlace
Responsável pelo acesso lógico ao ambiente físico da
rede (por exemplo bridges, switches)
Layer 1 Físico
Cabos, conectores, fios, repetidores (hubs), etc.
(aspectos mecânicos, elétricos e físicos)
Prof. Sérgio Alves
8
LAN
Rede Ethernet
• Barramento lógico, estrela ou
barramento físico
• Usa CSMA/CD
• 10 Mbps de banda
compartilhada
• UTP, coaxial ou fibra ótica
• IEEE 802.3 standard
• Tecnologia de rede mais
comum atualmente
Prof. Sérgio Alves
9
Rede Fast Ethernet
• Como a Ethernet, exceto:
– 100 Mbps
– UTP, STP, ou fibra
• IEEE 802.3u standard
• Está se tornando o “novo
padrão” de tecnologia até
o PC
Prof. Sérgio Alves
10
LAN
Rede Giga Ethernet
• Fácil migração, sem
interrupção e com baixo
custo
Fast Ethernet
Inalterado
Aplicações
Inalterado
Gerenciamento
Compatível
CSMA/CD MAC
Meio a
escolher
Prof. Sérgio Alves
• Escalabilidade para altas
performances;
• Próxima geração de tecnologia de
backbone baseada em frames.
Gigabit Ethernet
Fibra MM
(1000BASE-LX)
Twisted Pair
(1000BASE-T)
Fibra SM
(1000BASE-SX)
Twinax
(1000BASE-CX)
11
LAN
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
• 25 Mbps, 155 Mbps, ou
622 Mbps
• Baseado em células
ATM Cell
ATM
Switch
53 bytes
5 bytes
– célula de 53 bytes
48 bytes
Header
Data Payload
• conexão negociada
– conexões ponta a
ponta
– circuitos virtuais
• baseado em Switch
Frame
Switch
Ethernet Frame
64 bytes
to
1518 bytes
• capacidade dedicada
Prof. Sérgio Alves
12
LAN
Tecnologias de LAN
Velocidade
Aplicado em
Custo
Meio físico
Ethernet
10 Mbps
Maioria das
instalações de LANs
baixo
Coax, STP,
UTP, fibra
Fast Ethernet
100 Mbps
Workstations
requerendo mais que
10 Mbps; backbone
médio
STP, UTP, fibra
Gigabit
Ethernet
1 Gbps
Backbone
alto
fibra
Token Ring
4 or 16
Mbps
Locações com
mainframes IBM
baixo
STP, UTP, fibra
(entre hubs)
FDDI
100 Mbps
Locações que
necessitam alta
segurança
alto
Fibra, CDDIcopper
ATM
25 Mbps622 Mbps+
Backbone
alto
Fibra
Prof. Sérgio Alves
13
LAN
EQUIPAMENTOS DE
REDE -
Todas as estações
recebem a informação
REPETIDORES (HUBs)
• Estende as LANs e o
máximo comprimento
do cabeamento
• O sinal é recebido em
todas as portas
• Repete e regenera os
sinais de uma porta
para a seguinte
Prof. Sérgio Alves
Repetidor
B
“A” transmite
para “B”
A
14
LAN
O que faz o HUB
• HUB é um equipamento que
concentra em um barramento ativo
todas as ligações de cabos das
estações, impressoras e do
servidor.
Hub
Rede Local - LAN
Workstations dos usuários
Prof. Sérgio Alves
Servidor
15
LAN
Evolução
• Antes dos hubs:
Workstations dos usuários Server
– Inicialmente as estações usavam
transceivers e cabos AUI
– Depois as estações foram
ligadas em cadeia
– Isto dificultou o troubleshooting
Workstations dos usuários
Server
Hub
• Com os hubs:
– As estações são conectadas
centralmente, o que facilita a
manutenção e o troubleshoot
Workstations dos usuários
Prof. Sérgio Alves
Server
16
LAN
HUBs pré-configurados
• Hubs pré-configurados são constituídos de:
– Número fixo de portas
– Suporte a um único tipo de LAN
• (por exemplo Ethernet ou Token Ring; não os dois)
– LEDs para mostrar se o hub está trabalhando, e quais
portas
LEDs
Usuário
Prof. Sérgio Alves
Portas
17
LAN
HUBs modulares
• Hubs modulares são
Módulo
constituídos de:
– Chassis com backplane e
slots para módulos.
– Suporte a um único tipo
de LAN
• (por exemplo Ethernet ou
Token Ring; não os dois)
Chassis
Slots
Prof. Sérgio Alves
– LEDs para mostrar se o
hub está trabalhando, e
quais portas
18
LAN
Modulares versus pré-configurados
• Vantagens do HUB pré-configurado:
– o cliente gasta conforme a rede cresce
– pode ser Standalone ou stackable
– pode ser gerenciado como uma peça
única
• Vantagens do HUB Modular :
– flexível e expansível
– vários tipos de LAN podem ser
suportadas (com o uso de módulos de
roteamento/bridge)
– aplicável em grandes corporações
– capacidade de gerenciamento
avançado
Prof. Sérgio Alves
Standalone
Stackable
Modular
19
LAN
EQUIPAMENTOS DE
REDE - BRIDGES
• Segmenta o tráfego e reduz
congestionamentos
• Mantém o tráfego local no
local.
• Pode conectar tipos de LAN
similares.
A
• Atualmente não são
utilizadas.
Prof. Sérgio Alves
Usuários neste lado da
bridge não recebem as
informações
Segmento A
Bridge
Segmento B
B
“A” transmite
para “B”
20
LAN
EQUIPAMENTOS DE
REDE - SWITCHES
• Switches são bridges de
alta velocidade com muitas
portas
• São independentes de
protocolos
• Podem conectar tipos de
LAN similares
• Têm grande densidade de
portas e um baixo custo.
Prof. Sérgio Alves
Marketing
Tesouraria
Switch
RH
Vendas
21
LAN
SWITCH
Conexão com largura
de banda cheia
• Pode ser baseado em frames ou
em células (ATM)
B
• Acréscimo significativo de
performance
Segmento A
Segmento B
• Baixo custo e fácil de usar
Switch
• Desktop ou backbone
• Tráfego baseado no Layer 2
• Conexão dedicada por porta
Segmento C
Segmento D
A
• Protege o investimento em placas
“A”
de rede, sistema operacional e
transmite
treinamento de pessoal.
para “B”
Prof. Sérgio Alves
22
LAN
TIPOS DE SWITCH
Hubs
Segment Switching
Desktop Switching
Backbone Switching
Prof. Sérgio Alves
23
LAN
SWITCHES E REDES VIRTUAIS VLANs
Topologia
A
VLAN1: A, D, E
B
C
D
VLAN2: B, C, F, G
Switch
G
E
Prof. Sérgio Alves
F
24
LAN
VLANs - PORQUE SÃO IMPORTANTES
Switch
• Separa os domínios de
Broadcast por VLAN.
• O roteador é necessário
para o tráfego entre
VLANs.
A
D
Bridge
Interna
VLAN 1
E
Router
C
B
Bridge
Interna
G
F
Prof. Sérgio Alves
VLAN 2
25
WAN
EQUIPAMENTOS DE
REDE - ROTEADORES
• Realiza a conexão entre
tipos de LANs
similares/diferentes
• Uso em LAN ou WAN
• Mais caros e complexos
que os switches
• Dependente de
Protocolo
Prof. Sérgio Alves
O roteador encaminha os pacotes
usando rotas conforme
disponibilidade, economia e outros
parâmetros
A
B
Router 1
?
?
Router 2
C
Router 3
D
“A” transmite
para “D”
26
WAN
COMO OS ROTEADORES TRABALHAM
Station A
3A
TO
FRO
M
A1
3A
Network X
Heade
r
Data
Token Ring frame
A1
Router 1
TO
A2
B1
FRO
M
B1
Heade
r
Data
Ethernet frame
Router 2
6D
Prof. Sérgio Alves
A2
B2
TO
FRO
M
6D
B2
Network Z
Heade
r
Data
Ethernet frame
27
EQUIPAMENTOS DE
REDE - SWITCHES
ROTEADORES
• Inteligência de um roteador
com a performance de um
switch
• Usado no lugar do roteador
para controlar o tráfego de LAN
no backbone
• Otimizado quando apenas com
tráfego IP
• Usado em LAN apenas (não
em WAN)
Prof. Sérgio Alves
LAN / WAN
Marketing
Financeiro
WAN
Switch
Routing
Switch
Router
Switch
RH
Vendas
28
LAN / WAN
REDE TÍPICAS
Internet
• SOHO (pequenas redes)
• WORKGROUP (número
pequeno de usuários,
geralmente de um grupo
de trabalho).
Studio
Marketing
• DEPARTAMENTAL
(conjunto de
workgroups)
Prof. Sérgio Alves
Shows e exibições
Marketing
29
LAN / WAN
REDE TÍPICAS
• BACKBONE
(interconexão de
Marketing
LANs)
• ACESSO REMOTO
(conexão de
WAN
Router
Finance
escritórios remotos
através da WAN)
Prof. Sérgio Alves
R&D
30
REDE TÍPICAS
LAN / WAN
• CORPORATIVA (interconexão de LANs, locais e remotas)
Matriz
Prof. Sérgio Alves
31
REDES SEM FIO
Prof. Sérgio Alves
LAN / WAN
32
LAN / WAN
REDE LOCAL SEM FIO (WIRELESS LAN)
É uma rede onde os diversos computadores trocam
informações entre si através de ondas de rádio.
Prof. Sérgio Alves
33
LAN! / WAN
Dados importantes sobre WIRELESS
• A antena interna é do tipo multidirecional.
• A taxa de transmissão é de 2 Mbps.
• A bridge pode ser colocada numa mesa, num rack
padrão 19”, ou fixado diretamente na parede.
• A frequência de transmissão é de 2,4 GHz
(microondas), com tecnologia Spread Spectrum de
sequência direta.
• Esta faixa de frequência não necessita de licença de
operação !!
Prof. Sérgio Alves
34
LAN / WAN
Área de cobertura da Rede Interna Wireless LAN
(Raio de ação)
Ambiente
Características
Distância (m)
Escritório aberto
Sem divisórias
200-250
Escritório
semi-aberto
Divisórias
meia-altura
50-70
Escritório
fechado
Paredes
30-40
Paredes de
concreto
Concreto
reforçado
menos de 10
Prof. Sérgio Alves
35
LAN / WAN
LINK EXTERNO (WIRELESS WAN)
2,4 GHz
2 Mbps
até 10 km
aproximadamente
Prof. Sérgio Alves
36
LAN / WAN
Dados importantes sobre Links externos !
• A antena externa é do tipo direcional.
• A ligação externa exige visada direta.
• Para transmissão de dados (exclusivamente) a
freqüência de transmissão é de 2,4 GHz, com
tecnologia Spread Spectrum de sequência direta, com
taxa de transmissão de 2 Mbps.
• Esta faixa de frequência não necessita de licença de
operação !!
• Com a tecnologia Voz/Fax sobre IP (VoIP) pode ser
utilizado o link para transmissão telefônica.
Prof. Sérgio Alves
37
Baseado e adaptado de artigos e
apresentações da Bay Networks, Cabletron,
Micom, Lucent e Lantronix.
Prof. Sérgio Alves
[email protected]
38