Módulo 3- 2º Camada do modelo OSI

O acesso ao meio tem por base um tipo de endereçamento universal, ou seja, embora existam várias técnicas de acesso ao meio o tipo de endereçamento é igual.

■ Endereçamento MAC

O endereço MAC é único para cada placa de rede; é constituído por 48 bits, os primeiros bits identificam o fabricante

Exemplo de um endereço MAC: [00:0E:0A:FF:24:10]

Os 3 números iniciais (neste caso 00:0E:0A) identificam o fabricante da placa de rede e os restantes identificam a placa.

O endereço é único e utilizado para segurança da rede.

A comunicação sem fios oferece flexibilidade, maior imunidade ao ruído, maior segurança e baixos custos de manutenção.

Infravermelho
Ondas Rádio
Laser
UMTS
Satélite

Os cabos usados em redes com fios podem ser de 2 tipos:

Cabo Coaxial - usados em redes com tipologia em barramento.

Os cabos coaxiais podem ser de 2 tipos:

Fino - com blindagem simples; máximo de 185 m com velocidade de 10Mbps.

Grosso - com blindagem dupla; máximo 500 m com velocidade de 10Mbps.



Pares de cobre entrançado - são os mais utilizados nas redes locais.



Os de cobre entrançado podem ser de 2 tipos:

UTP - Unshielded Twisted Pair usado para interiores; não possui malha de protecção contra ruídos externos; máximo de 100 m com velocidades de 10 Mbp, 100 Mbp e 1 Gbp.

STP - Shielded Twisted Pair usado para exteriores; possui malha de protecção (blindagem) e logo maior imunidade ao ruído; máximo de 150 m com velocidades de 10 Mbp, 100 Mbp e 1 Gbp.





Cabo Ópticos - Não são cabos eléctricos trata-se de fibras ópticas.



No interior da fibra óptica é transmitida luz através de reflexões sucessivas (vidro). A FO é utilizada para grandes distâncias e suporta altas velocidades de transmissão.

Existem 2 tipos de FO:

Multimodo - vários comprimentos de onda a percorrem a mesma fibra; é mais barata que a monomodo e é adequada a distâncias mais curtas.

Monomodo - apenas um comprimento de onda percorre a fibra; é dispendiosa e difícil de instalar dado que o seu diâmetro é menor; percorre distências maiores que a multimodo.

Modelo de comunicação TCP/IP

O TCP/IP é um conjunto de protocolos de comunicação entre computadores em rede (também chamado de pilha de protocolos TCP/IP). Seu nome vem de dois protocolos: o TCP (Transmission Control Protocol - Protocolo de Controle de Transmissão) e o IP (Internet Protocol - Protocolo de Interconexão). O conjunto de protocolos pode ser visto como um modelo de camadas, onde cada camada é responsável por um grupo de tarefas, fornecendo um conjunto de serviços bem definidos para o protocolo da camada superior. As camadas mais altas estão logicamente mais perto do usuário (chamada camada de aplicação) e lidam com dados mais abstratos, confiando em protocolos de camadas mais baixas para tarefas de menor nível de abstração.

Modelo de comunicação OSI

ISO foi uma das primeiras organizações a definir formalmente uma forma comum de conectar computadores. Sua arquitetura é chamada OSI (Open Systems Interconnection), Camadas OSI ou Interconexão de Sistemas Abertos.
Esta arquitetura é um modelo que divide as redes de computadores em sete camadas, de forma a se obter camadas de abstração. Cada protocolo implementa uma funcionalidade assinalada a uma determinada camada.
A ISO costuma trabalhar em conjunto com outra organização, a ITU (International Telecommunications Union), publicando uma série de especificações de protocolos baseados na arquitetura OSI. Estas séries são conhecidas como 'X ponto', por causa do nome dos protocolos: X.25, X.500, etc

Diagramas de encaminhamento

Nas redes os pacotes podem seguir vários caminhos.

Os caminhos nem sempre são conhecidos e por isso é necessário procurar o destinatário na rede.

Em algumas situações o caminho é conhecido logo à partida e por isso não há necessidade de realizar qualquer procura.



Existem 3 formas de encaminhamento de pacotes numa rede:



■ Broadcast - um transmite para todos em simultâneo.

Exemplo: HUB



■ Multicast - um para muitos em simultâneo; este método previne a sobrecarga da rede; apenas um pacote
é enviado sendo capturado por várias estações.

Exemplo: VOD (video on demand) é um serviço interactivo fornecido pelas operadoras de TV.



■ Unicast - um para um; estabelece-se uma ligação ponto-a-ponto.

Exemplo: Acesso a uma página de Internet.

tipologias de rede sem fios

Nas redes sem fios não existem cabos a interligar os computadores mas sim uma área de cobertura onde é possível captar a rede.

Existem 2 tipologias de redes sem fios:

■ Estruturada;

■ Os computadores ligam-se a um AP - Access Point e este controla todo o tráfego na rede;.

■ O AP está ligado através de um cabo a uma rede e difunde o acesso através de uma área de cobertura circular.

■ Ad-Hoc.


■ Os diversos computadores de uma rede ligam-se entre si formando uma rede;

■ Não existem AP's;

■ Cada computador funciona como um AP, sendo responsável por controlar o seu tráfego na rede;

■ Os computadores que pretendam aderir a uma rede AD-HOC têm que estar na zona de alcance uns dos outros.

Para lidar com a fraca fiabilidade de algumas das tipologias físicas são implementadas tipologias lógicas.

Existem 2 tipologias lógicas:

■ Barramento;

■ Anel.

A forma como estão dispostos os equipamentos na rede e como estão interligados constituem o tipo de tipologia física associada.

Existem 5 tipologias físicas:

barramento (BUS), estrela (STAR), árvore (TREE), malha (MESH) e anel (RING).



TIPOLOGIAS EM BARRAMENTO - BUS



■ utilizada em redes locais (LAN) porque necessita de poucos equipamentos e as ligações são fáceis de configurar ou seja é fácil adicionar um novo PC na rede.

■ deixou de ser utilizada em consequência da velocidade máxima de transmissão limitada pelo cabo coaxial e a baixa fiabilidade. Uma ficha mal cravada impedia todos os outros computadores de comunicar.

■ na imagem 1 o terminador refere-se a um equipamento que garante a comunicação evitando a reflexão do sinal e a consequente perda de comunicação.





TIPOLOGIAS EM ESTRELA - STAR



■ é a mais utilizada em redes locais (LAN).

■ utiliza cabos de pares entrançados - http://lsm.dei.uc.pt/ib/comunicacoes/redes/entrancado.html - e não coaxiais.

■ dada a necessidade de um equipamento de interligação (switch) entre os computadores o comprimento do cabo utilizado é maior do que nas redes bus.

■ o preço do cabo entrançado é mais baixo do que o cabo coaxial.

■ o facto de ser necessário utilizador um equipamento de interligação torna o custo de implementação mais elevado face às redes bus.

■ os equipamento de interligação apresentam um número limitado de portas o que limita a adição de novos PC's à rede.

■ as vantagens desta tipologia são a fiabilidade e a velocidade.Se um dos computadores da rede apresentar qualquer problema os outros não serão afectados. São possíveis velocidades de 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps e 10Gbps.



Equipamentos de interligação:

Switch ou comutador
equipamento de rede utilizado para interligar vários computadores (tantos quanto o número de portas disponíveis).
A nível da tecnologia Ethernet encontra-se em grande expansão a utilização de "Switches Ethernet". Podemos definir este equipamento como um "Hub" com as capacidades de uma "bridge", já que tem várias portas para interligação dos postos de trabalho e ao mesmo tempo isola o tráfego de cada troço, não deixando passar os pacotes perdidos. O switch tem a mesma função do HUB, mas o seu funcionamento interno é diferente. Enquanto que um HUB distribui a informação por todas as portas simultaneamente, o switch estabelece uma ligação directa entre o dispositivo transmissor e o dispositivo receptor.

Hub
Destina-se às redes locais do tipo Ethernet com topologia em estrela. Disponibiliza um conjunto de portas RJ-45 (8, 12, 24 ou mesmo 48) destinadas à ligação de postos de trabalho ou de outros "Hubs", procedendo à regeneração dos sinais eléctricos entre os segmentos existentes. O seu comportamento é passivo, já que o tráfego existente num segmento acaba por se repercutir nos restantes. É um aparelho que serve para ligar os vários dispositivos que compõem uma rede, computadores, impressoras ou outros.

Brigde
é um equipamento destinado à interligação de troços de rede distintos e geralmente homogéneos. Embora seja de fácil instalação e configuração consegue ter um comportamento activo. É um dispositivo capaz de dividir uma rede em sub-redes. A sua função primária é manter o tráfego separado em ambos os lados. O tráfego só passa se for dirigido a um posto do lado oposto.

Router - é um equipamento orientado para a interligação de redes de diferentes tecnologias e de diferentes âmbitos (LAN, MAN e WAN) que funcionam autonomamente. Entendendo vários protocolos e através de tabelas de "routing", fazem o encaminhamento dos pacotes para o destino correcto, actuando de forma activa na rede. O router funciona ao nível do IP. É um dispositivo que serve para interligar duas ou mais redes diferentes. Por exemplo, se tivermos uma rede local e houver necessidade de a ligar à Internet, então utiliza-se um router.





TIPOLOGIAS EM ÁRVORE - TREE




■ existem vários equipamentos de interligação que podem ser switchs, hubs e routers.

■ cada switch/hub liga-se a vários computadores na sua própria zona, criando LANs que formam uma CAMPUS.

■ é a estrutura implementada em situações em que existem vários pavilhões; em cada pavilhão existe um switch/hub/router que interliga todas as salas; em cada sala existe também um switch/hub/router.

■ a grande vantagem desta tipologia reside no facto de permitir em caso de avaria detectar o sítio onde ocorreu.





TIPOLOGIAS EM MALHA - MESH






■ é um exemplo de como se encontra estruturada a Internet.

■ utiliza-se em redes alargadas WAN.

■ quando enviamos um pacote de dados, por exemplo um email, ele vai percorrer um dos muitos caminhos alternativos até ao destino. Ao enviar o pacote pela segunda vez existe a possibilidade dele não seguir o mesmo caminho; apesar de ter o mesmo destino e a mensagem ser a mesma.

■ a grande vantagem reside na possibilidade de existirem vários caminhos disponíveis para atingir um destino.

■ tem como desvantagens a grande compexidade da rede e o preço dos equipamentos de interligação nos nós (routers).



TIPOLOGIAS EM ANEL - RING




■ é usada em LAN, CAMPUS e MAN.

■ consiste em interligar os computadores em anel evitando colisões; os sinais passam sequencialmente de PC em PC e sempre no mesmo sentido.

■ a fiabilidade é um dos principais problemas; no caso de se danificar o cabo todos os PC's deixam de ter comunicação, à semelhança do que se passa com a tipologia em barramento.

■ para lidar com a baixa fiabilidade existe a tipologia de duplo anel.

tipologias de rede

Barramento (Bus)

Como nos computadores, numa rede o barramento é um caminho de transmissão de sinais, estes são largados e lidos pelos dispositivos cujo endereço foi especificado. No caso de uma rede com esta topologia em vez de sinais temos pacotes de dados, cujo cabeçalho contém o endereço do destinatário. Na figura seguinte pode ser visualizada uma topologia em barramento, que consiste num cabo com dois pontos terminais e com diversos dispositivos ligados ao barramento (cabo).

Estrela (Star)

Como o nome indica esta topologia tem a forma de uma estrela, e consiste em vários cabos que unem cada dispositivo a um ponto central. As redes Ethernet a 10 Mbps (10Base-T) são baseadas numa estrutura em estrela, e onde cada dispositivo da rede está ligado a um hub 10Base-T por um cabo de par entrançado (ou RJ45).

Anel (Ring)

Na topologia em anel cada dispositivo os pacotes circulam por todos os dispositivos da rede, tendo cada um o seu endereço. O fluxo de informaç ão é unidireccional, existindo um dispositivo (hub) que intercepta e gere o fluxo de dados que entra e sai do anel. A tecnologia token ring aparece usualmente com esta topologia.

Tipos de rede

Rede Local - LAN (Local Area NetWork)

Redes domésticas ou pequenas

ex: sala de informática



Campus

Conjunto de LAN'S interligadas.

ex: várias salas ligadas entre si



Rede Metropolitana - MAN (Metropolitan Area Network)

Vários edifícios ligados entre si.



Rede de Área Alargada - WAN (Wide Area NetWork)

Rede que liga regiões, países e continentes.



Rede sem fios - WLAN (Wireless Local Area NetWork)

Rede local para distâncias curtas.



Rede Local Virtual - VLAN (Virtual Local Area NetWork)

Rede local virtual criada em Switchs.



Rede virtual privada - VPN (Virtual Private NetWork)

Redes privadas virtuais que utilizam uma rede pública; por questões de segurança são encriptadas.

Noção e Classificação das redes de computadores

As redes de computadores são classificadas de acordo com:

■ O MEIO FÍSICO - cabos de cobre, cabos de fibra óptica, sem fios (Wireless).

■ A DIMENSÃO DA REDE - redes locais, metropolitanas, área alargada, etc.

■ A TECNOLOGIA DE TRANSMISSÃO - ethernet, token-ring, FDDI, etc.

■ A CAPACIDADE DE TRANSFERÊNCIA DE INFORMAÇÃO - baixo débito, médio débito e alto débito.

■ TOPOLOGIA - redes em estrela, malha, árvore, etc.


Ethernet

Ethernet é uma tecnologia de interconexão para redes locais - Rede de Área Local (LAN) - baseada no envio de pacotes. Ela define cabeamento e sinais elétricos para a camada física, e formato de pacotes e protocolos para a camada de controle de acesso ao meio (Media Access Control - MAC) do modelo OSI. A Ethernet foi padronizada pelo IEEE como 802.3. A partir dos anos 90, ela vem sendo a tecnologia de LAN mais amplamente utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outros padrões de rede como Token Ring, FDDI e ARCNET.


Token ring

Token ring é um protocolo de redes que opera na camada física (ligação de dados) e de enlace do modelo OSI dependendo da sua aplicação. Usa um símbolo (em inglês, token), que consiste numa trama de três bytes, que circula numa topologia em anel em que as estações devem aguardar a sua recepção para transmitir. A transmissão dá-se durante uma pequena janela de tempo, e apenas por quem detém o token.
Este protocolo foi descontinuado em detrimento de Ethernet e é utilizado atualmente apenas em infra-estruturas antigas.

FDDI

O padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface) foi estabelecido pelo ANSI (American National Standards Institute) em 1987. Este abrange o nível físico e de ligação de dados (as primeiras duas camadas do modelo OSI).
A expansão de redes de âmbito mais alargado, designadamente redes do tipo MAN (Metropolitan Area Network), são algumas das possiblidades do FDDI, tal como pode servir de base à interligação de redes locais, como nas redes de campus.
As redes FDDI adotam uma tecnologia de transmissão idêntica às das redes Token Ring, mas utilizando, vulgarmente, cabos de fibra óptica, o que lhes concede capacidades de transmissão muito elevadas (em escala até de Gigabits por segundo) e a oportunidade de se alargarem a distâncias de até 200 Km, conectando até 1000 estações de trabalho. Estas particularidades tornam esse padrão bastante indicado para a interligação de redes através de um backbone – nesse caso, o backbone deste tipo de redes é justamente o cabo de fibra óptica duplo, com configuração em anel FDDI, ao qual se ligam as sub-redes. FDDI utiliza uma arquitetura em anel duplo.