Exercício 3

• WAN

• MAN

 

• LAN

• Campus

13–Tipologias de Redes

Tipologias Físicas

-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).

Numa rede em barramento todos os dispositivos estão ligados directamente à linha por onde

circulam os pacotes, pelo que todos os dispositivos da rede vêm os pacotes. Cada dispositivo da rede tem um endereço único, que permite através da análise dos pacotes seleccionar os que lhe são destinados.

Existe uma forma ligeiramente mais complexa desta topologia, e denominada barramento distribuido ou topologia em árvore. No barramento distribuido o barramento começa num ponto denominado raiz e apó s esse ponto partem vários ramos que têm ligados os dispositivos que compõeem a rede. Ao contrário da topologia em barramento simples esta disposição tem mais do que dois pontos terminais. O ponto de onde saiem os ramos é obtido por um simples conector, na figura seguinte pode ver-se a topologia de barramento distribuido.

-Estrela (Star)

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.

Nas redes em estrela os diversos dispositivos estão ligados a um hub central tal como na rede em estrela, mas as ligações fisicas entre o hub e os diversos dispositivos formam uma rede em anel, como se pode ver na figura seguinte. Esta topologia fisica é utilizada nas redes Token-Ring da IBM. Os hubs utilizados neste tipo de rede tem de possuir uma certa inteligência, para, em caso de corte do anel o hub consiga fazer um novo anel. Nos dias que correm as topologias em estrela e suas derivadas são as preferidas dos instaladores de redes pois são as que mais facilitam a adição de novos dispositivos de rede

-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 informação 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.

Nas redes em estrela os diversos dispositivos estão ligados a um hub central tal como na rede em estrela, mas as ligações físicas entre o hub e os diversos dispositivos formam uma rede em anel, como se pode ver na figura seguinte. Esta topologia física é utilizada nas redes Token-Ring da IBM. Os hubs utilizados neste tipo de rede têm de possuir uma certa inteligência, para, em caso de corte do anel o hub consiga fazer um novo anel. Nos dias que correm as topologias em estrela e suas derivadas são as preferidas dos instaladores de redes pois são as que mais facilitam a adição de novos dispositivos de rede.

-Arvore(Tree)

A topologia em árvore é essencialmente uma série de barras interconectadas. Geralmente existe uma barra central onde outros ramos menores se conectam. Esta ligação é realizada através de derivadores e as conexões das estações realizadas do mesmo modo que no sistema de barra padrão.

Cuidados adicionais devem ser tomados nas redes em árvores, pois cada ramificação significa que o sinal deverá se propagar por dois caminhos diferentes. A menos que estes caminhos estejam perfeitamente casados, os sinais terão velocidades de propagação diferentes e refletirão os sinais de diferente maneira. Em geral, redes em árvore, vão trabalhar com taxa de transmissão menores do que as redes em barra comum, por estes motivos.

-Emaranhado (Mesh)

Rede mesh ou rede de malha, é uma alternativa de protocolo de roteamento ao padrão 802.11 para diretrizes de tráfego de dados e voz além das redes a cabo ou infra-estrutura wireless.

Uma rede de infraestrutura é composta de APs (Access point = Ponto de acesso) e clientes, os quais necessariamente devem utilizar aquele AP para trafegarem em uma rede. Uma rede mesh é composta de vários nós/roteadores, que passam a se comportar como uma única e grande rede, possibilitando que o cliente se conecte em qualquer um destes nós. Os nós têm a função de repetidores e cada nó está conectado a um ou mais dos outros nós. Desta maneira é possível transmitir mensagens de um nó a outro por diferentes caminhos. Já existem redes com cerca de 500 nós e mais de 400.000 usuários operando (Free the Net, San Francisco, CA).

Redes do tipo mesh possuem a vantagem de serem redes de baixo custo, fácil implantação e bastante tolerantes a falhas. Á esta característica tem-se dado o nome de "resiliência". Nessas redes, roteadores sem fio são geralmente instalados no topo de edifícios e comunicam-se entre si usando protocolos como o OLSR em modo ad hoc através de múltiplos saltos de forma a encaminhar pacotes de dados aos seus destinos. Usuários nos edifícios podem se conectar à rede mesh de forma cabeada, em geral via Ethernet, ou sem fio, através de redes 802.11. Quando estiverem 100% definidos os parâmetros para padronização do protocolo mesh pelo IEEE, este protocolo será denominado padrão 802.11s.

 

Tipologias Lógicas

-Tipologia Lógica em Barramento

É efectuada em difusão, todos os computadores detectam esses sinais mas só o destino o vê. Quando há outro computador a emitir sinais ao mesmo tempo, há uma colisão e o processo terá de ser iniciado novamente.

-Tipologia Lógica em Anel

É feita de computador em computador. A transmissão de dados passa por todos os computadores até encontrar o destinatário e ai ficar.

 

• Tipologias de redes sem fios (Wireless)

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;
• Ad-Hoc.

-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.

Exercício 2

12 - Noção e Classificação das redes de computadores

Consoante os parâmetros a analisar 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.

 

Conceitos:

• Ethernet

A ethernet é uma das arquitecturas utilizadas nas redes locais (LAN), sendo actualmente a mais popular. As redes ethernet utilizam geralmente cabos coaxiais embora possam recorrer a outros meios, tais como cabos do tipo linha telefónica e ondas rádio que ligam diversos computadores. Cada um desses computadores compete com os restantes no acesso à rede, existindo regras que determinam qual deles pode transmitir informação num determinado momento. A informação pode ser transmitida para apenas um dos computadores ou em modo broadcast para todos os computadores da rede.

• Token-Ring

O token-ring é uma arquitectura de rede local (LAN) concebida no final dos anos 60 pela IBM e patenteada apenas em 1981 e que se baseia na passagem de testemunho (token) - um computador ligado à rede apenas poderá transmitir dados se possuir esse testemunho, caso contrário deverá esperar. Apesar do seu enorme sucesso durante os anos 80, a tecnologia token-ring acabou por ser preterida em favor da ethernet. Actualmente o token-ring é apenas utilizado em redes mais antigas ou em situações onde seja necessário que as actividades sejam executadas em tempo real.

• FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

O termo FDDI (sigla da expressão inglesa Fiber Distributed Data Interface) designa um padrão para o uso de cabos de fibras óticas em redes locais (LANs) e metropolitanas (MANs). A FDDI fornece especificações para a velocidade de transmissão de dados, em redes em anel, podendo conectar cerca de mil estações de trabalho a distâncias de até 200 Km.

11 - Redes de Dados e as suas implementações.

Na maioria das redes de computadores, os cabos usados são especificados por um dos seguintes órgãos:

ANSI (American National Standards Institute)

EIA ( Electronic Industries Association)

TIA (Telecommunications Industry Association)

Os 2 últimos por norma aparecem juntos EIA-TIA.

 

Cabos de cobre:

O cabeamento por par trançado (Twisted pair) é um tipo de cabo que tem um feixe de dois fios no qual eles são entrançados um ao redor do outro para cancelar as interferências eletromagnéticas de fontes externas e interferências mútuas (linha cruzada ou, em inglês, crosstalk) entre cabos vizinhos. A taxa de giro (normalmente definida em termos de giros por metro) é parte da especificação de certo tipo de cabo. Quanto maior o número de giros, mais o ruído é cancelado. Foi um sistema originalmente produzido para transmissão telefônica analógica que utilizou o sistema de transmissão por par de fios aproveita-se esta tecnologia que já é tradicional por causa do seu tempo de uso e do grande número de linhas instaladas.

 

As taxas usadas nas redes com o cabo par trançado são:

10 Mbps (Ethernet);

100 Mbps (Fast Ethernet)ou

1000 Mbps (Gigabit Ethernet).

Os cabos par trançado são muito comuns em equipamentos para internet banda larga como ADSL E CATV para ligar a placa de rede nos Hubs, Switchou Roteador. Estes equipamentos geralmente são instalados em redes domésticas através do cabo UTP Categoria 5.

Existem três tipos de cabos Par trançado:

Unshielded Twisted Pair - UTP ou Par Trançado sem Blindagem: é o mais usado atualmente tanto em redes domésticas quanto em grandes redes industriais devido ao fácil manuseio, instalação, permitindo taxas de transmissão de até 100 Mbps com a utilização do cabo CAT 5e; é o mais barato para distâncias de até 100 metros; Para distâncias maiores emprega-se cabos de fibra óptica. Sua estrutura é de quatro pares de fios entrelaçados e revestidos por uma capa de PVC. Pela falta de blindagem este tipo de cabo não é recomendado ser instalado próximo a equipamentos que possam gerar campos magnéticos (fios de rede elétrica, motores, inversores de frequência) e também não podem ficar em ambientes com Humidade.

Shield Twisted Pair - STP ou Par Trançado Blindado (cabo com blindagem): É semelhante ao UTP. A diferença é que possui uma blindagem feita com a malha metálica. É recomendado para ambientes com interferência eletromagnética acentuada. Por causa de sua blindagem possui um custo mais elevado. Caso o ambiente possua umidade, grande interferência eletromagnética, distâncias acima de 100 metros ou exposto diretamente ao sol ainda é aconselhável o uso de cabos de fibra óptica.

Screened Twisted Pair - ScTP também referenciado como FTP (Foil Twisted Pair), os cabos são cobertos pelo mesmo composto do UTP categoria 5 Plenum, para este tipo de cabo, no entanto, uma película de metal é enrolada sobre cada par trançado, melhorando a resposta ao EMI, embora exija maiores cuidados quanto ao aterramento para garantir eficácia frente às interferências.

Categoria

Os cabos UTP foram padronizados pelas normas da EIA/TIA-568-B e são divididos em 9 categorias, levando em conta o nível de segurança e a bitola do fio, onde os números maiores indicam fios com diâmetros menores, veja abaixo um resumo simplificado dos cabos UTP.

Categoria do cabo 1 (CAT1): Consiste em um cabo blindado com dois pares trançados compostos por fios 26 AWG. São utilizados por equipamentos de telecomunicação e rádio. Foi usado nas primeiras redes Token-ring mas não é aconselhável para uma rede par trançado.

(CAT1 não é mais recomendado pela TIA/EIA).

Categoria do cabo 2 (CAT2): É formado por pares de fios blindados (para voz) e pares de fios não blindados (para dados). Também foi projetado para antigas redes token ring E ARCnet chegando a velocidade de 4 Mbps.

(CAT2 não é mais recomendado pela TIA/EIA).

Categoria do cabo 3 (CAT3): É um cabo não blindado (UTP) usado para dados de até 10Mbits com a capacidade de banda de até 16 MHz. Foi muito usado nas redes Ethernet criadas nos anos noventa (10BASET). Ele ainda pode ser usado para VOIP, rede de telefonia e redes de comunicação 10BASET e 100BASET4.

(CAT3 é recomendado pela norma EIA/TIA-568-B).

Categoria do cabo 4 (CAT4): É um cabo par trançado não blindado (UTP) que pode ser utilizado para transmitir dados a uma frequência de até 20 MHz e dados a 20 Mbps. Foi usado em redes que podem atuar com taxa de transmissão de até 20Mbps como token ring, 10BASET e 100BASET4. Não é mais utilizado pois foi substituido pelos cabos CAT5 e CAT5e.

(CAT4 não é mais recomendado pela TIA/EIA).

Categoria do cabo 5 (CAT5): usado em redes fast ethernet em frequências de até 100 MHz com uma taxa de 100 Mbps.

(CAT5 não é mais recomendado pela TIA/EIA).

Categoria do cabo 5e (CAT5e): é uma melhoria da categoria 5. Pode ser usado para frequências até 125 MHz em redes 1000BASE-T gigabit ethernet. Ela foi criada com a nova revisão da normaEIA/TIA-568-B.

(CAT5e é recomendado pela norma EIA/TIA-568-B).

Categoria do cabo 6 (CAT6): definido pela norma ANSI EIA/TIA-568-B-2.1 possui bitola 24 AWG e banda passante de até 250 MHz e pode ser usado em redes gigabit ethernet a velocidade de 1.000 Mbps.

(CAT6 é recomendado pela norma EIA/TIA-568-B).

Categoria: CAT 6a: é uma melhoria dos cabos CAT6. O a de CAT6a significa augmented (ampliado). Os cabos dessa categoria suportam até 500 MHz e podem ter até 55 metros no caso da rede ser de 10.000 Mbps, caso contrario podem ter até 100 metros. Para que os cabos CAT 6a sofressem menos interferências os pares de fios são separados uns dos outros, o que aumentou o seu tamanho e os tornou menos flexíveis. Essa categoria de cabos tem os seus conectores específicos que ajudam à evitar interferências.

Categoria 7 (CAT7): foi criado para permitir a criação de rede 10 gigabit Ethernet de 100m usando fio de cobre (apesar de atualmente esse tipo de rede esteja sendo usado pela rede CAT6).

Cabo coaxial:

O cabo coaxial é um tipo de cabo condutor usado para transmitir sinais. Este tipo de cabo é constituído por diversas camadas concêntricas de condutores e isolantes, daí o nome coaxial.

O cabo coaxial é constituído por um fio de cobre condutor revestido por um material isolante e rodeado duma blindagem. Este meio permite transmissões até frequências muito elevadas e isto para longas distâncias.

A principal razão da sua utilização deve-se ao facto de poder reduzir os efeitos e sinais externos sobre os sinais a transmitir, por fenômenos de IEM ( Interferência Electromagnética).

Os cabos coaxiais geralmente são usados em múltiplas aplicações desde áudio até as linhas de transmissão de frequências da ordem dos giga hertz . A velocidade de transmissão é bastante elevada devido a tolerância aos ruídos graças à malha de proteção desses cabos.

Os cabos coaxiais são utilizados nas topologias físicas em barramento.

Os cabos coaxiais são usados em diferentes aplicações:

• Ligações de áudio
• Ligações de rede de computadores
• Ligações de sinais rádio frequência de rádio e TV - (Transmissores/receptores)
• A velocidade máxima de transmissão é de 10 Mbps.

Fibra Optica:

Fibra óptica é um pedaço de vidro ou de materiais poliméricos com capacidade de transmitir luz. Tal filamento pode apresentar diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros ínfimos, da ordem de micrômetros (mais finos que um fio de cabelo) até vários milímetros.

A fibra óptica foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kapany. Há vários métodos de fabricação de fibra óptica, sendo os métodos MCVD, VAD e OVD os mais conhecidos.

Tecnologias Wireless:

As redes locais sem fio (WLANs) constituem-se como uma alternativa às redes convencionais com fio, fornecendo as mesmas funcionalidades, mas de forma flexível, de fácil configuração e com boa conectividade em áreas prediais ou de campus. Dependendo da tecnologia utilizada, rádio freqüência ou infravermelho, e do receptor, as rede WLANs podem atingir distâncias de até 18 metros.

Sendo assim, as WLANs combinam a mobilidade do usuário com a conectividade a velocidades elevadas de até 155 Mbps, em alguns casos.~