Projeto e Instalação de Servidores
Fundamentos de Redes de Computadores - Parte 1
Prof.: Roberto Franciscatto
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Introdução
• O que é uma Rede de Computadores?
• Conjunto de módulos de processamento interconectados
através de um sistema de comunicação, cujo objetivo é
compartilhar recursos e trocar informações.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Introdução
• Qual a função de uma Rede de Computadores?
• A função básica de qualquer rede é transportar dados de
um ponto a outro.
• Embora a tarefa pareça simples à primeira vista, na
prática as redes são entidades complexas, compostas de
diferentes camadas.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Atualmente, existem redes Ethernet de:
• 100 megabits (Fast Ethernet) e
• 1000 megabits (Gigabit Ethernet) são as mais usadas.
• Ambos os padrões utilizam cabos de par trançado
categoria 5 ou 5e.
• As placas também são intercompatíveis: você pode
perfeitamente misturar placas de 100 e 1000 megabits na
mesma rede.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Nos dois extremos tem-se ainda:
• as placas de 10 mbps
• as placas de 10 gbps (10G)
Tal evolução demandou também melhorias no cabeamento
da rede.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Padrões de 10 megabits
• 10BASE-5 (baseados em cabos coaxiais)
• alcance: 500 metros
• estações em cada segmento de rede: 100
• 10BASE-2 (baseados em cabos coaxiais)
• alcance: 185 metros
• estações em cada segmento de rede: 30
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Padrões de 10 megabits
• 10BASE-T (baseados em par trançado)
• alcance: 100 metros
• 10BASE-F (baseados em cabos de fibra óptica)
• alcance: 2000 metros + repetidores
• Pergunta: uma rede de 100 mbps, consegue transmitir
quantos MB?
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Fast Ethernet
• Atinge 100 megabits e é composto por três padrões:
• 100BASE-TX
• padrão para cabos par trançado, categoria 5
• distância máxima de 100 metros
• suporte ao modo full-duplex
• cabos categoria 5e
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Fast Ethernet
• Atinge 100 megabits e é composto por três padrões:
• 100BASE-T4
• padrão para cabos par trançado, categoria 3
• distância máxima de 100 metros
• utiliza os quatro pares do cabo
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Fast Ethernet
• Atinge 100 megabits e é composto por três padrões:
• 100BASE-FX
• padrão para cabos de fibra óptica multimodo
• oferecia a possibilidade de criar links de longa
distância, com cabos de até 2 km e a possibilidade
de usar repetidores para atingir distâncias maiores.
• pouco utilizado
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Gigabit Ethernet
• 1000BASE-LX
• padrão mais caro, suporta apenas cabos de fibra
óptica
• faz uso de lasers
• capaz de percorrer distâncias de 02 até 10 km
• utilizado na interligação de backbones
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Gigabit Ethernet
• 1000BASE-SX
• também utiliza fibra óptica, porém com uma
tecnologia de transmissão mais barata (short wave
laser)
• mesma tecnologia utilizada em CD-ROMs, com feixes
de curta distância
• atinge distâncias menores (200 a 500 metros)
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Gigabit Ethernet
• 1000BASE-T
• permite utilizar os mesmos cabos de par trançado
categoria 5 e 5e que as redes de 100 megabits
• alcance de 100 metros, porém maior economia
• modo full-duplex
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Gigabit Ethernet
• 1000BASE-T
• Problemas? Sim !
• Versões PCI e on-board
• A PCI é limitada pelo barramento, oferecendo
taxas de transmissão de 500 a 700 megabits,
acontecendo o mesmo problema com as placas
on-board.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Gigabit Ethernet
• 1000BASE-T
• Solução? Slots PCI-Express !
• Oferece 250 Mbps em cada direção, por linha de
dados, o que permite que mesmo um slot x1 atenda
com folga uma placa Gigabit Ethernet.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• Gigabit Ethernet
Placa Gigabit Ethernet em versão PCI Express
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• 10 Gigabit Ethernet
• Para se utilizar o potencial de uma rede de 10Gbps, qual
seria o modelo de barramento ideal?
• Por que os padrões de rede aumentam sua velocidade de
10 em 10 vezes (10, 100, 1000, 10G)?
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• 10 Gigabit Ethernet
• Os padrões 10G para cabos de fibra óptica se dividem em
duas categorias:
• os padrões de longa distância, que utilizam cabos de
fibra monomodo e
• os padrões de curta distância, que utilizam cabos de
fibra multimodo e transmissores mais baratos.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• 10 Gigabit Ethernet
• 10GBASE-LR (Long Range)
• utiliza laseres de 1310 nm e oferece um alcance de
até 10 km (com a possibilidade de atingir distâncias
maiores utilizando cabos de alta qualidade)
• 10GBASE-ER (Extended Range)
• utiliza laseres de 1550 nm e é capaz de cobrir
distâncias de até 40 km
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• 10 Gigabit Ethernet
• 10GBASE-ZR
• desenvolvido de forma independente pela Cisco e
outros fabricantes, que estende o alcance máximo para
incríveis 80 km.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Evolução do cabeamento
• 10 Gigabit Ethernet
• 10GBASE-T
• padrão baseado em cabos de par trançado
• utiliza cabos da categoria 6 e 6a
• suportam frequências de até 250 MHz
• Problema?
• Placas e cabos ainda caros...
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos
• Existem cabos de cat 1 até cat 7.
• Cabos cat 5 são suficientes tanto para redes:
• de 100 quanto de 1000 megabits (eles são os
mais comuns e mais baratos)
• cabos cat 6 e cat 6a estão se popularizando e
devem substituí-los ao longo dos próximos anos.
• Os cabos são vendidos originalmente em caixas de
300 metros, ou 1000 pés.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos
• Cabos cat 5e:
• vendidos em caixas de 300m por R$ 200,00
• cerca de de R$ 0,66 (metro)
• Os cabos de par trançado:
• possuem 4 pares de fios de cobre trançados
• atingem 100 metros de transmissão
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categorias 1 e 2
• caíram em desuso pela TIA
• utilizadas nos primordios das redes de
comunicação em redes Token Ring,
• velocidade de 2,5 megabits
• não são adequadas para uso em redes Ethernet
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 3
• primeiro padrão de cabos de par trançado
desenvolvido especialmente para uso em redes
• 16 MHz
• uso no padrão 10BASE-T
• possuem no mínimo 24 tranças por metro, sendo
muito mais resistentes a ruídos externos.
• cada par de cabos tem um número diferente de
tranças por metro
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 4
• funcionam a até 20 MHz
• utilizadas em redes Token Ring com velocidades
de 16 mbps
• não é mais reconhecida pela TIA
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 5
• requisito mínimo para as redes:
• 100BASE-TX
• 1000BASE-T
• que são respectivamente, os padrões 100 e 1000
megabits usados atualmente.
• suportam frequências de até 100 MHz
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 5
• cabos cat 5 foram substituídos por cabos cat 5e,
• versão aperfeiçoada do padrão, com normas mais
estritas
• de forma a reduzir a interferência entre cabos e a
perda de sinal
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 5
• Descobrir a categoria de um cabo é simples, haja
vista que a mesma vem impresso no próprio cabo
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 6
• originalmente desenvolvida para ser usada no
padrão Gigabit Ethernet
• seu alcance é de 100 metros também, porém sua
funcionalidade é similar aos cabos cat 5e
• frequência de até 250MHz
• podem ser usadas na redes 10G, neste caso seu alcance
é de apenas 55 metros
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 6
• para permitir o acesso de até 100 metros em
redes 10G, foi criada uma nova categoria de cabos:
• categoria 6a (“a” de augmented ou ampliado)
• suportam frequências de até 500 MHz
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 6a
• medidas para reduzir o crosstalk
• distanciá-los usando um separador
• aumento da espessura do cabo de 5.6mm para
7.9mm
• menos flexíveis
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 6a
Cabo cat 6a, com o espaçador interno e comparação entre a
espessura do mesmo volume de cabos cat 5e e cat 6a
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 6a
Cabo cat 6a, com o espaçador interno e comparação entre a
espessura do mesmo volume de cabos cat 5e e cat 6a
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 6a
• Diferença entre os conectores RJ 45 (cat 5 e cat 6)
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado existentes
• Categoria 7
• Podem vir a ser utilizados no padrão 100Gbps,
que está em estágio inicial de desenvolvimento
• Conectores TERA (inteiramente blindado)
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos
• Cabos blindados e sem blindagem
• Os cabos sem blindagem são chamados de UTP
• Unshielded Twisted Pair, que significa,
literalmente, "cabo de par trançado sem
blindagem"
• Os cabos blindados, por sua vez, se dividem em
três categorias: FTP, STP e SSTP.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos
• Cabos FTP (Foiled Twisted Pair)
• Utilizam a blindagem mais simples.
• Uma fina folha de aço ou de liga de alumínio
envolve todos os pares do cabo
• protegendo-os contra interferências externas,
• mas sem fazer nada com relação ao crosstalk,
ou seja, a interferência entre os pares de cabos
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos
• Cabos FTP (Foiled Twisted Pair)
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos
• Cabos STP (Shielded Twisted Pair)
• Utiliza a blindagem individual para cada par de
cabos
• melhora a tolerância do cabo com relação a distância
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
Categorias de Cabos de Par Trançado - Tipos
• Cabos SSTP (Screened Shielded Twisted Pair)
• também chamados de SFTP
• blindagem individual com a blindagem externa
• indicados para ambiente com fortes interferências
5 – Redes de Computadores – Princípios Básicos
REDES LOCAIS
• Topologia de Redes com fio
• Todas as topologias de redes locais são baseadas em
três tipos básicos: barramento, estrela e anel.
5 – Redes de Computadores – Princípios Básicos
REDES LOCAIS
• Topologia Barramento
5 – Redes de Computadores – Princípios Básicos
REDES LOCAIS
• Topologia estrela
5 – Redes de Computadores – Princípios Básicos
REDES LOCAIS
• Padrão de montagem do conector RJ-45
5 – Redes de Computadores – Princípios Básicos
REDES LOCAIS
• Os cabos de pares metálicos podem ser de três tipos:
• Pino a pino (Straight-through), no qual as duas pontas
têm a mesma sequência de cores (tanto faz ser 568A ou
568B); serve para conectar dispositivos diferentes, ou seja:
host-switch, host-hub, roteador-switch e roteador-hub;
5 – Redes de Computadores – Princípios Básicos
REDES LOCAIS
• Os cabos de pares metálicos podem ser de três tipos:
• Crossover, no qual as duas pontas têm sequências
diferentes; uma ponta usa a 568A e a outra a 568B; serve
para conectar dispositivos semelhantes, ou seja:
• host-host, switch-switch, hub-hub e switch-hub. A
exceção é a conexão de um host diretamente a um
roteador, o que raramente é usado;
5 – Redes de Computadores – Princípios Básicos
REDES LOCAIS
• Os cabos de pares metálicos podem ser de três tipos:
• Console (rollover) é um cabo serial que utiliza o conector
RJ-45 na ponta que vai conectada ao roteador/switch, e
serve para conectar um host à porta de console de um
roteador (ou switch);
• usado para configuração desses dispositivos através
do programa Hyper Terminal, disponível no sistema
operacional do host. Os fios são conectados em ordem
inversa: 1-8, 2-7, 3-6 ... 8-1.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Hubs e switches compreendem o coração da rede
• Permitem que todos os pontos se comuniquem
entre si
• É possível ligar vários hubs e switches entre si
(até um máximo de 7) caso necessário
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Diferenças entre Hubs e Switches
• O Hub simplesmente retransmite tudo que recebe
a todos os micros da rede
• O Switch por sua vez fecha canais exclusivos de
comunicação entre o micro que está enviando os
dados e o micro que está recebendo
• Permite assim que vários micros troquem
informações entre si ao mesmo tempo
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Operação básica dos Switches
• Switches cut-through
• o switch inicia a retransmissão dos frames
imediatamente após receber os headers
• neste modo não existe nenhum tipo de
verificação no frame, simplesmente o
retransmite da forma como os dados foram
recebidos
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Operação básica dos Switches
• No modo store-and-forward o switch armazena o
pacote na memória, realiza algumas verificações
básicas e só então envia o pacote ao destinatário,
descartando pacotes inválidos e solicitando a
retransmissão de pacotes corrompidos.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Operação básica dos Switches
• Qual a diferença entre switches gerenciáveis e
não gerenciáveis?
• Gerenciáveis, fornecem uma interface para
administração e configuração do mesmo
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Operação básica dos Switches
• Outra categoria de switches, são os chamados
switches intermediários “smart switchs”
• possibilidade de criar redes virtuais
• ativar o uso de QOS
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Operação básica dos Switches
• Existem também os "stackable switchs" (switches
empilháveis) que podem ser combinados para
formar switches maiores.
• Eles normalmente são produzidos no formato 1U,
de forma a serem instalados em racks para
servidores
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Operação básica dos Switches
Switch empilhável
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Operação básica dos Switches
• É possível interligar um switch a outro de forma
que eu possa ter mais portas disponíveis em um
mesmo segmento de rede?
• A resposta é SIM !
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Operação básica dos Switches
Ligação de três hubs switches em modo daisy chain
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Roteadores
• Podemos caracterizar como o topo da cadeia evolutiva
• Os roteadores são ainda mais inteligentes, pois são
capazes de interligar várias redes diferentes e sempre
escolher a rota mais rápida para cada pacote de dados.
• Os roteadores operam no nível 3 do modelo OSI,
procurando por endereços IP em vez de endereços
MAC.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Roteadores
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Roteadores
• Os roteadores são inteligentes o suficiente para
determinar o melhor caminho a seguir.
• Inicialmente, o roteador procurará o caminho com o
menor número de hops: o caminho mais curto.
• Mas se por acaso perceber que um dos roteadores
desta rota está ocupado demais (o que pode ser medido
pelo tempo de resposta), ele procurará caminhos
alternativos para desviar do trecho de lentidão.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Roteadores
• Os roteadores podem ser desde PCs comuns, com
duas ou mais placas de rede, até supercomputadores
capazes de gerenciar centenas de links de alta
velocidade.
• Muda o desempenho e muda o sistema operacional
usado, mas o trabalho é fundamentalmente o mesmo.
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Roteadores
Roteador Cisco com diversos links de fibra óptica
1 – Fundamentos de Redes de Computadores
HUBS, SWITCHES E ROTEADORES
• Exercícios (em duplas)
• Você foi contratado para fazer um projeto de uma
rede de computadores para uma empresa. Dentre
os recursos que precisam estar neste projeto estão:
• placas, concentradores, cabeamento, etc.
• Faça um esboço deste projeto com todos os materiais de
rede que seriam necessários adquirir, para uma rede
inicial de dez computadores e um servidor no modelo
cliente-servidor .
Dúvidas, sugestões ou
questionamentos
???
[email protected]