Equipamentos e
Acessórios para
redes
Capítulo 1
Componentes de uma
Rede
Componentes de uma rede
• Uma rede é um sistema composto de um
arranjo de componentes:
– Cabeamento
– Hardware
– Software
Componentes de uma rede
O cabeamento
• É a infra-estrutura mais comum para o
encaminhamento dos sinais de comunicação entre
os componentes da rede.
– O cabeamento normalmente concentra a maior parte das
falhas típicas em um ambiente de comunicação de dados
• Estatísticas apontam que mais de 85% dos problemas em redes
estão relacionados ao cabeamento.
• Deve ser a primeira preocupação em um projeto de
LAN.
Componentes de uma rede
Hardware
• Dispositivos Terminais
– Servidor de rede;
– Estações de trabalho;
– Impressoras;
• Dispositivos de Comunicação
–
–
–
–
–
Placas adaptadoras de rede (NIC - Network Interface Card);
HUBs;
Switches;
Roteadores e Appliances (VPN Routers, por exemplo);
Gateways VoIP etc.
Componentes de uma rede
Software
• Tipicamente, o principal programa ou conjunto de
programas de uma rede é o sistema operacional de
rede local (NOS - Network Operating System):
– Viabiliza o compartilhamento de recursos de hardware e
software;
– Autentica os usuários;
– Redireciona as solicitações das estações para os recursos de
rede compartilhados;
– Implementação de serviços típicos como DHCP, correio
eletrônico, impressão etc.
Capítulo 2
Equipamentos para
Redes e Aplicações
Equipamentos para Redes
Repetidores Regenerativos
• Atuam na camada física
– Garantem ampliação do alcance típico dos meios físicos;
– Regeneram os sinais recebidos, recuperando suas
características originais.
• São dispositivos transparentes em termos de
protocolos superiores
– O repetidor interpreta apenas os bits que constituem as
mensagens, não entendendo o seu significado, endereços etc.
• Obedecem a critérios específicos
– Normas limitam o número, alcance e quantidade de
dispositivos que podem ser interligados.
• Constituem o “coração” dos HUBs.
Repetidores
Equipamentos para Redes
Repetidores
• Alguns exemplos de Repetidores:
– MTU Multiport Transceiver Unit - 10BASE-5;
– MRU Multiport Repeater Unit - 10BASE-2;
• Com o aumento do número de estações,
surgiram repetidores com múltiplas portas,
também chamados de concentradores, com
suporte a diversos protocolos físicos:
– 10BASE-T;
– 10BASE-5;
– 10BASE-2.
Equipamentos para Redes
Concentradores ou HUBS
• Conectam vários dispositivos, criando um
único segmento de rede, baseados em um ou
mais protocolos físicos (cabos UTP e fibra
ótica, por exemplo);
• Em termos funcionais, sua operação é
similar a de um repetidor, regenerando o
sinal recebido, que é entregue para todas as
demais portas do HUB.
HUBs
Aplicações Típicas dos Hubs
Placas de redes dos servidores
Patch Panel – Distr. Cabeamento
Evolução dos HUBs
• Os HUBs Ethernet surgiram por volta de 1984, com a
função básica de conectar vários dispositivos, formando
um único segmento de rede local;
• Mais tarde, alguns modelos passaram a atuar como
agentes SNMP, permitindo o gerenciamento remoto dos
mesmos. Tais equipamentos eram conhecidos no
mercado como “HUBs inteligentes”;
• Na verdade, o gerenciamento envolve apenas a
capacidade do dispositivo de informar o seu status à
estação de gerenciamento, e também permitir que o
gerente da rede atue sobre o mesmo, habilitando e
desabilitando recursos.
Funcionalidades Típicas dos HUBs
• Além do gerenciamento, alguns
HUBs permitem recursos
adicionais:
– Segmentação: permitem a divisão das
portas do HUB em grupos isolados,
separando dispositivos em segmentos
de rede diferentes;
– Empilhamento: permite a ampliação
do número de portas suportada pelo
HUB, através do empilhamento de
outras unidades com cabos
proprietários, sem perda de
performance.
• Não confundir com o cascateamento !
Associando Hubs
Cascateamento:
Empilhamento:
•
•
Cabos Proprietários
Alta Performance
•
•
•
Cabos Convencionais
Atentar para porta MDI/MDI-X;
Performance associada à
capacidade da porta, e à
topologia.
Gargalo de Rede ou Bottleneck
Ponto de gargalo
Conexões com vários pontos
O que gera o gargalo?
• Muitos dispositivos têm seus tráfegos agregados para uma
única conexão;
• A soma das taxas de cada dispositivo deve estar disponível na
conexão com o servidor, neste caso.
Segmentando a Rede
DIVISÃO DO TRÁFEGO
Segmento 1
Exemplo de segmentação
• Muito utilizada no passado, usa duas placas
de rede no servidor;
• Hoje foi praticamente abandonada
• Não é adequada p/múltiplos servidores;
• Exige recursos do servidor;
• Hoje é muito mais simples usar um
switch para este trabalho.
Segmento 2
Switches
• Aumento da capilaridade das redes  Excesso de colisões;
• HUBs agregam tráfego em um único segmento de rede;
• Estações têm cada vez mais capacidade de processamento, e por
conseqüência, geram mais tráfego.
• As colisões acabam reduzindo o desempenho do ambiente como
um todo;
• A solução mais comum hoje é a utilização de switches
• Switches operam na camada 2 do modelo OSI
• Reconhecimento de Endereços MAC  Separação de tráfego;
• Processo realizado em hardware (alta performance)
• Podemos adotar até mesmo um segmento de rede por dispositivo
• Os switches oferecem portas Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit
Ethernet e até mesmo 10Gigabit Ethernet.
Switches
Classificando os “Switches”
• Edge
– Atendem diretamente aos usuários e dispositivos;
• Workgroup
– Normalmente atendem a grupos de usuários;
– Podem estar interligados a HUBs ou switches Edge;
• Backbone
– Oferecem alta performance para interligação dos
switches Edge e Workgroup, além dos servidores.
WorkGroup Switch
Exemplos de Switches
SOHO
Desktop
Chassis Modular
Desktop para rack
(rack mountable)
Segmentação de Redes
Nessa configuração, diminui-se o gargalo entre switch e o servidor
pelo uso de um link de alta performance entre eles disponível em pelo
menos uma das portas do switch.
Switch - Características
• Aprendizagem de endereços MAC: no início da operação, os switches montam
uma tabela dos endereços MAC dos dispositivos conectados ao mesmo. Esta tabela
determina a relação entre as portas do switch e os dispositivos a elas conectadas.
• Método de chaveamento: a depender da forma como os quadros são
encaminhados ao terem seu endereço de destino reconhecido pelo switch, podemos
classificar o método em:
•Store-and-Forward: os quadros só são encaminhados após a checagem
cuidadosa de seus conteúdos, inclusive quanto a possíveis erros. Os quadros são
armazenados em um buffer (store), analisados, e depois encaminhados (forward).
•Cut-Through: os quadros são encaminhados imediatamente após a leitura do
endereço de destino. São mais rápidos, porém, além de não detectar eventuais
erros, não podem ser utilizados em switches com portas com diferentes taxas de
transferência.
Switch - Características
• Função Auto-MDI/MDI-X: suporta a detecção automática da interligação entre
equipamentos da mesma família, dispensando o uso de cabos especiais (cross-over)
para esta interligação;
• Auto-negociação (autosense): possibilita a interligação de dispositivos com taxas
de transferência diferentes sem qualquer configuração prévia, desde que os
equipamentos nas extremidades do cabo sejam compatíveis com este recurso.
• Controle de fluxo: minimiza a perda de quadros em caso de congestionamento,
através do envio de sinais de falsas colisões (fake collision) quando o buffer de
recepção da porta enche. No modo de transmissão half-duplex este recurso é
chamado de Back Pressure e no modo de transmissão full-duplex é conhecido como
IEEE802.3x Flow Control.
Switch - Características
• Interligação de Switches: os switches podem ser interligados de três diferentes
formas, sendo que cada uma delas oferece características diferentes à interligação:
• Cascateamento: interliga qualquer tipo de switch, utilizando portas convencionais em
ambas as extremidades. Normalmente implica em atrasos de propagação, e, a depender
do projeto, pode provocar variação do atraso (jitter) ou problemas ainda mais sérios;
• Link Aggregation ou Trunking: interliga switches compatíveis com a norma
IEEE802.3ad. Tipicamente soma das capacidades das portas utilizadas na interligação.
Normalmente possui limitações no número e localização das portas utilizadas em cada um
dos switches interligados. Pode consumir um número significativo de portas do switch, a
depender do projeto.
• Empilhamento: interliga apenas switches do mesmo fabricante e família compatíveis
com este recurso. É uma característica proprietária, porém oferece alto desempenho,
normalmente tratando toda a pilha de switches como se fosse um único equipamento.
Switches que suportam este tipo de interligação são chamados de switches empilháveis,
ou stackable switches;
Exemplo de conexão entre SWITCHES
HUB x Switches
O switch é um HUB com endereçamento de portas.
Para cada porta de switch há um endereço
correspondente único. Uma informação endereçada
a uma porta específica do switch estará presente
apenas nessa porta, deixando as demais livres para
tratamento dos dispositivos a elas conectados.
SWITCH
O Switch Nível 3
Opera na camada 3 (rede) do modelo OSI. Realiza muitas das tarefas de
um roteador, porém com base em hardware. Suas principais aplicações
são:
• Segmentação em sub-redes IP;
• Interligação entre VLANs.
São aplicáveis:
• Para tratar questões de segurança
• Redução de tráfego de broadcast
O Switch Nível 4
Atua nas 4 primeiras camadas do Modelo OSI, tem como recurso as
mesmas propriedades dos de nível 3, porém, agrega a capacidade de QoS
(Quality of Service – Qualidade de Serviço) através de priorização de
tráfego de pacotes TCP/UDP, ou seja possui a capacidade de reservar
largura de banda para o tráfego de informações críticas.
Obviamente isto cria uma limitação de largura de banda para o acesso
aos demais dados e aplicações, mas a possibilidade de criar prioridades
no tráfego das informações mais vitais é uma características
normalmente desejável.
O Switch Gerenciável
Diante da complexidade das redes atuais as redes corporativas passaram a
necessitar cada vez mais de ferramentas de monitoração e de
gerenciamento. Os motivos que tornam necessários o emprego destas
ferramentas são:
• Redes cada vez mais extensas (dificuldade de administração);
• Melhorar e manter controle sobre a qualidade dos serviços da rede;
• Redes muito complexas (grande número de usuários);
• Redução do tempo de manutenção;
• Administrar os recursos que os switches gerenciáveis oferecem;
• Administração por definição de políticas e serviços de acesso dos
usuários;
O Switch Gerenciável
Switch não gerenciável -> gerenciável
SNMP
O sistema de gerenciamento é baseado em uma estrutura clienteservidor, onde:
• Agente - (Servidor de informações de gerenciamento). Interage com
os dispositivos físicos.
• Gerente - Consulta os agentes para obter informações. Executa um
software de gerenciamento que interage com o operador do sistema.
As informações de gerenciamento são mantidas em estruturas tais
como:
· MIB (Management Information Base) mantém os dados dentro de uma
estrutura hierárquica pré-definida.
· SMI (Structure of Management Information) ele define notações,
formatos, tipos, nomes, etc.
Padrões diferenciados
conexão SERVER-HUB
com padrões que proporcionem
uma maior largura de Banda
SEGMENT 1
ALT PORT 1
MEDIA EXPANSION
PORT
1
2
3
4
5
6
SEGMENT 2
7
8
9
10
11
12
13
14
15
SERIAL
PORT
SEGMENT 3
16
17
18
19
20
21
22
23
24
PORT/SEGMENT
CONFIGURATION
3
5
TM
Net Worth
MODE 1 - BACKPLANE
MODE 2 - LINK
MODE 3 - PARTITION
COLLISION/
MODE
1
1
2
3
15
17
19
21
23
2
4
6
8 10 12 14 16
LINK/PARTITION STATUS
18
20
22
24
7
9
11
13
Series 3000
conexões com
várias estações
Gateway
• Pode ser considerado um tipo especial de roteador.
Seu principal objetivo é interligar, ou seja, promover a
interação entre programas instalados em ambientes
(plataformas, arquiteturas) totalmente diferentes.
• Se comparado aos roteadores, a principal diferença do
gateway é capacidde de atuação sobre todas as sete
camadas do Modelo OSI, enquanto o roteador atua
apenas sobre as três primeiras.
Gateway VoIP
Os gateways VoIP (Voz sobre IP) possibilitam transportar chamadas
telefônicas através das redes de dados (Redes IP) em tempo real, por
intermédio de equipamentos desenvolvidos no conceito de NGN “Next
Generation Network”, caracterizados pela convergência de serviços
de voz e dados e utilização de tecnologias de padrão aberto.
São usadas 3 técnicas diferentes (separadas ou combinadas) para
melhorar a qualidade de serviço da rede:
a) Prover um ambiente de rede controlado;
b) Utilizar ferramentas de gerenciamento para configurar os “Nós” de
rede;
c) Adicionar protocolos de controle.
Exemplo de Solução em VoIP
Roteador (Router)
Equipamentos que fornecem interconectividade
entre redes locais e entre LAN e WAN;
Extendem os limites das LANs para MANs e
WANs interligação entre redes com protocolos
diferentes;
Suportam vários dispositivos de redes locais e
Podem empregar uma variedade de protocolos
entre redes ;
Roteador (Routers)
• Em uma conexão via router as aplicações
não
necessitam suportar o mesmo protocolo de
rede local ou protocolos até a camada 3 do
modelo OSI na mesma arquitetura;
• Necessitam utilizar o mesmo protocolo
desde a camada 4 até a 7, ou uma
inteligência do lado da aplicação capaz de
gerar as funções de gateway se necessário.
Roteador (Routers)
Tabelas de roteamento - “aprendem” a respeito
da rede;
Suportam pacotes grandes - 800 bytes;
Operam internamente em torno de 1Gbps;
Podem rotear mais de 200 000 pacotes IP por
segundo;
Exemplo de conexão de um Router
Implementando Roteadores
Roteador (Router)
Interfaces de Rede (NICs)
• Auto-sensing 10/100;
• Barramento PCI;
• Opções “full-duplex”;
• Interfaces “dual-port”;
• Diversos padrões.
Acessórios para Redes Ópticas
- Redes FTTD ( fiber-to-the-desk ) já são
realidade;
Usualmente há uma combinação entre cabos
ópticos (Backbone) e metálicos (horizontal);
- Equipamentos para redes ópticas:
- placas de redes ópticas;
- hubs ópticos;
- switches ópticos;
- roteadores com interfaces ópticas;
Considerações
VPN Router
• É o equipamento roteador que permite a construção de redes VPN
(Virtual Private Network) entre escritórios remotos ou home-offices com
suas respectivas matrizes.
• Estabelece túneis privados, através da rede pública com base no
protocolo IPSec.
• A privacidade dos dados é garantida através de criptografia (DES e
3DES), autenticação e gerenciamento de chaves usando o padrão IKE
para troca de chaves.
Exemplo de Aplicação com VPN
Capítulo 3
Acessórios para Redes e
Aplicações
Acessórios para redes
Transceivers
São conversores de mídia onde a base é a interface
AUI ( Ethernet ) ou MII (Fast Ethernet). Como
exemplo temos :
Port AUI
- Transceiver AUI/UTP;
- Transceiver AUI/BNC;
- Transceiver AUI/FO;
Port FIBRA
Acessórios para redes
Media Converter
Ou conversores de mídia, compatibilizam quando
necessário quaisquer meios físicos disponíveis num
ambiente LAN.
Normalmente utilizam de uma fonte externa de
alimentação.
Media converter Furukawa
Acessórios para redes
Print-Servers
Permitem que vários usuários compartilhem do
uso de impressoras localizadas em qualquer
ponto da rede, com baixo ônus para o sistema em
se tratando de tráfego de impressão.
Acessórios para redes
Baluns e Adaptadores
Compatibilizam diversas soluções presentes nos
sistemas em rede com o cabeamento UTP. Como
exemplos temos :
- sistemas IBM3270, AS400;
- sistemas de vídeo CATV;
- sistemas de vídeo CFTV;
- etc...;
Atentar às considerações das
normas para
cabeamento estruturado
UPS ou NO-BREAK
Melhoram a qualidade da tensão em CA proveniente da rede
elétrica pública e fornecem a mesma, em caso de falha do
sistema público.
Podem ser classificados em:
- UPS ou NO-BREAK stand-by;
- UPS ou NO-BREAK on-line;
Os UPS ou NO-BREAKS da série “smart” podem ser classificados quanto
ao seu nível de inteligência em:
- Desligamento do Server por conexão serial e comando apropriado;
- Monitoração 24 h p/dia da rede elétrica;
- Podem ser acoplados detectores e envio de mensagens p/ pager;
- Comunicação remota (modem) entre LAN’s e monitoração.
No-break (Genérico)
Capítulo 4
Configurações Típicas de
Redes
Topologia estrela convencional
Ethernet / Fast Ethernet
Backbone switch 100 Mbps
Configuração 10/100 Mbps
Acesso remoto via roteador
Acessos WAN e campus backbone
Topologia Múltipla
Configuração WAN
Aplicação de transceiver AUI/FO
Aplicação do conversor de mídia
Aplicação do Print Server