Apostila redes locais de computadores

Redes LocaisEdição nº1 - 2007

EDUARDO DA SILVAMARCO ANDRÉ LOPES MENDES

Apoio Gestão e Execução Conteúdo e Tecnologia

Redes Locais

SOCIESC - Sociedade Educacional de Santa Catarina

2

Apresentação

Este é o livro-texto da disciplina de Redes Locais. Estudaremos, com este

material, os conceitos de redes de computadores, com ênfase nas redes locais. Fare-

mos primeiramente um estudo do surgimento das redes locais de computadores e da

tecnologia de redes locais mais utilizada atualmente: as redes Ethernet.

Na seqüência, trataremos dos principais termos e conceitos relacionados a re-

des de computadores, de modo que você possa entender melhor as tecnologias que

serão estudadas nas aulas seguintes.

Estudaremos então, as duas arquiteturas de redes mais conhecidas: a arquite-

tura do modelo OSI e arquitetura do modelo Internet. Estudaremos também o relacio-

namento entre essas tecnologias e o padrão de redes IEEE 802. Em seguida, nosso

estudo será direcionado para os dispositivos físicos de redes e os meios de transmis-

são de dados, onde estudaremos suas funcionalidades e aplicabilidades.

Na seqüência, estudaremos os dispositivos utilizados nas redes locais, como

hubs, bridges, switches e roteadores, e protocolos de redes locais, principalmente o

Ethernet.

Porfim,estudaremosastecnologiasderedesemfioecomoutilizá-lasemnos-

so cotidiano.

Lembre-se de que a sua passagem por esta disciplina será também acompa-

nhada pelo Sistema de Ensino Tupy Virtual. Sempre entre em contato conosco quan-

dosurgiralgumadúvidaoudificuldade.

Toda a equipe está à disposição para auxiliá-lo nessa jornada em busca do

conhecimento.

Acredite no seu sucesso e bons momentos de estudo!

Equipe Tupy Virtual

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SUMÁRIO

CARTA DO PROFESSOR ............................................................................................. 4

CRONOGRAMA DE ESTUDOS .................................................................................... 5

PLANO DE ESTUDOS ................................................................................................... 6

AULA 1 – CONCEITOS E APLICAÇÕES DE REDES LOCAIS....................................7

AULA 2 – TERMOS E CONCEITOS...........................................................................11

AULA 3 – ARQUITETURAS DE REDES E MODELOS DE REFERÊNCIA...............23

AULA 4 – DISPOSITIVOS DE REDES.......................................................................39

AULA 5 – PROTOCOLOS DE REDES LOCAIS........................................................50

AULA 6 – REDES SEM FIO.......................................................................................64

REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 74

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4

Carta dos Professorores

Caro aluno(a),

Esse livro-texto foi cuidadosamente escrito para que você possa co-

nhecer sobre “Redes locais”. A disciplina lhe apresentará desde um

histórico até as tendências modernas de redes de computadores lo-

cais. Juntos, estudaremos algumas das mais utilizadas tecnologias para redes locais

decomputadoresetambémosdispositivosesistemasdecomunicaçãosemfio.

Convidamos você para que, juntos e virtualmente, possamos estudar essa dis-

ciplina, percorrendo mais uma etapa dos seus estudos.

Seja bem-vindo(a)!

Professor Eduardo da Silva

Professor Marco André Lopes Mendes

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Cronograma de Estudos

Acompanhe no cronograma abaixo os conteúdos das aulas, e atualize as pos-

síveis datas de realização de aprendizagem e avaliações.

Semanas Carga Horária Aula Data/Avaliação1 5 Conceitos e aplicações de redes

locais_/_ a _/_

1 15 Termos e conceitos _/_ a _/_2 20 Arquiteturas de redes e modelos

de referência_/_ a _/_

3 15 Dispositivos de redes _/_ a _/_3 15 Protocolos de redes locais _/_ a _/_4 10 Redessemfio _/_ a _/_

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PLANO DE ESTUDOS

Ementa

Conceitos, termos e aplicações de redes locais. Arquiteturas de redes e mode-

los de referência. Dispositivos de redes. Protocolos de redes locais. Redes locais sem

fio.

Objetivos

•DiscutirosurgimentodatecnologiaEthernetesuaimportânciaparaomundo

atual;

•Classificarostiposderedespelaabrangênciageográfica;

•Descreveromodelodecomputaçãocliente/servidor;

•Identificarasdiferençasentreserviçosorientadosàconexãoeserviçosnão

orientados à conexão;

•IdentificarascamadasdosmodelosdereferênciaOSI,TCP/IPeIEEE802;

•Identificarosdispositivosdeumarededecomputadores;

•Exemplificarfuncionamentodadifusão;

•Estudarosrecursosdeempilhamentoecascateamento;

•Diferenciarastecnologiasderedeslocais;

•Enumerarastecnologiaspararedeslocaissemfio.

Carga Horária: 40 horas/aula

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Aula 1

CONCEITOS E APLICAÇÕES DE RE-DES LOCAIS

Caro aluno(a)!

Seja bem-vindo(a) a nossa primeira aula de Redes locais.

Estudaremos um pouco das vantagens das redes e a história do

surgimentodelas,alémdesuaimportânciaparaosdiasdehoje.

Boa aula!

Objetivos da Aula

Aofinaldestaaulavocêdeverásercapazde:

•Enumerarasrazõesparaacriaçãodasredes;

•DiscutirosurgimentodatecnologiaEthernetesuaimpor-

tânciaparaomundoatual.

Conteúdos da Aula

Acompanhe os conteúdos desta aula. Se você preferir, assi-

nale-os à medida em que for estudando.

•Paraqueservemasredes?

•OsurgimentodaEthernet.

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1 PARA QUE SERVEM AS REDES?

Uma rede permite a troca de informações (envio e recebimento) entre computa-

dores. Talvez nós nem tenhamos idéia da quantidade de vezes que acessamos infor-

mações em redes de computador. A Internet, certamente, é o maior exemplo de rede

de computadores, com milhões de máquinas conectadas ao redor do mundo, mas as

pequenas redes desempenham um papel importante na busca diária de informações.

Muitas bibliotecas públicas substituíram os cartões em papel por terminais de compu-

tador. Assim, é mais fácil e rápido procurar os livros. Os aeroportos têm inúmeras telas

que exibem informações sobre vôos. Muitas lojas têm computadores especializados

que controlam transações de pontos-de-venda. Em cada um desses casos, as redes

oferecem diferentes dispositivos em diversas localidades que acessam uma informa-

ção compartilhada.

Podemosaindadestacaraimportânciadasredesnosseguintesaspectos:

•Compartilhamento de recursos: Tornar acessíveis a cada computador da

rede os dados e dispositivos que existem dentro da organização. Assim, im-

pressoras, unidades de CD-ROM, discos, conexões e outras redes podem ser

utilizadas por todos os computadores da rede.

•Aumento da confiabilidade: Pode-se, por exemplo, ter multiplicados os ar-

quivos em duas ou mais máquinas para que, em caso de defeito de uma delas,

cópias dos arquivos continuem acessíveis em outras máquinas. Além disso, o

sistema pode continuar operando em caso de pane de um computador, visto

que outra máquina pode assumir a sua tarefa. A continuidade de funcionamen-

to de um sistema é ponto importante para um grande número de aplicações,

por exemplo: aplicações militares, bancárias, controle de tráfego aéreo, etc.

•Redução de custos: Computadores de pequeno porte apresentam menor

relação preço/desempenho que os grandes. Assim, sistemas que utilizariam

apenas uma máquina de grande porte e de custo muito elevado podem ser

concebidos à base da utilização de um grande número de microcomputadores

(ou estações de trabalho) manipulando dados presentes num ou mais servido-

res de arquivos. Além disso, os computadores pessoais, na sua maioria, são

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são de arquitetura aberta, possibilitando a escolha de diversos fornecedores de

hardware, software, treinamento e suporte técnico.

•Redução da redundância de dados: Por haver compartilhamento de recur-

sos, evita-se ter a mesma informação replicada em vários computadores.

2 O SURGIMENTO DA ETHERNET

Em 1973, o pesquisador Bob Metcalfe, do Xerox Corporation’s Palo Alto Re-

search Center (mais conhecido como PARC), criou e testou a primeira rede Ethernet.

Metcalfe tentava conectar o computador “Alto” da Xerox a uma impressora e acabou

desenvolvendo um método físico de cabeamento que conectava os dispositivos na

Ethernet. Ele também criou os padrões de comunicação em cabos. Desde então, a

Ethernet se tornou a tecnologia de redes mais popular do mundo. Muitos dos proble-

mas da Ethernet são parecidos com os problemas das outras tecnologias de rede.

Compreender o funcionamento da Ethernet, lhe dará embasamento para entender as

redes em geral.

Com o amadurecimento das redes, o padrão Ethernet cresceu para agregar

novas tecnologias, mas os mecanismos de operação de todas as redes Ethernet atu-

ais se baseiam no sistema original de Metcalfe. O conceito original de Ethernet é:

comunicação compartilhada por um único cabo para todos os dispositivos da rede. O

dispositivo conectado a esse cabo tem a capacidade de se comunicar com qualquer

outro, permitindo que a rede se expanda para acomodar novos dispositivos, sem ter

demodificarosantigos.

A Ethernet é uma tecnologia de rede local que normalmente opera num mesmo

prédio e conecta dispositivos próximos. No início, havia no máximo algumas centenas

de metros de cabos separando dispositivos numa Ethernet, tornando difícil conectar

locaismuitodistantesgeograficamente.Avançosrecentesdatecnologiaconseguiram

aumentaressasdistânciaseasredesEthernetatuaispodemcobrirdezenasdequilô-

metros.

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SÍNTESE

Nestaaulaestudamosafinalidadedasredesdecomputadoresetivemosuma

noção de como foi o surgimento da Ethernet.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1) Em sua opinião, das razões apresentadas no texto para justificar a importân-

cia das redes, qual você julga a mais importante? Justifique sua opinião.

2) Onde as redes Ethernet podem ser utilizadas?

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Aula 2

TERMOS E CONCEITOS

Caro aluno(a):

Seja bem-vindo(a) à nossa segunda aula de redes

locais, para estudar os conceitos e termos principais

relacionados a redes de computadores.

Tenha uma boa aula!

Objetivos da Aula

Aofinaldestaaula,vocêdeverásercapazde:

•Conceituarredesdecomputadores;

•Classificarostiposderedespelaabrangênciageográfica;

•Descreveromodelodecomputaçãocliente/servidor;

•Identificarasdiferençasentreserviçosorientadosàcone-

xão e serviços não orientados à conexão.

Conteúdos da Aula



•Conceitosderedesdecomputadores;

•Tiposderedesdecomputadores;

•Oqueéacomputaçãocliente/servidor;

•Serviçosorientadosàconexão;

•Serviçosnão-orientadosàconexão.

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1 CONCEITOS DE REDES DE COMPUTADORES

Uma boa definição de redes de computadores é apresentada por (GALLO,

2003): “uma rede de computadores é uma coleção de computadores e outros dispo-

sitivos que usam um protocolo comum para compartilhar recursos uns com os outros

através do meio de rede”.

Alguns componentes são essenciais em uma rede de computadores:

• asentidades conectadas de uma rede são chamadas de computadores,

hospedeiros,sistemasfinaisounós.Dentrodessegrupo,vamosencontraros

equipamentos de borda de rede e os equipamentos de núcleo de rede;

•aligação pela qual toda a comunicação acontece, conhecida como meio de

rede ou enlace;

•asregras que governam a comunicação e troca de dados entre os membros

da rede, conhecidas como protocolos.

No conjunto dos membros da rede, podemos considerar nó qualquer entidade

conectada à rede, como impressoras, computadores, servidores, repetidores, comu-

tadores, roteadores, telefones IP, entre outros. Quase sempre esses equipamentos

de rede podem ainda ser subdivididos em duas categorias: clientes e servidores (KU-

ROSE, 2003). Os clientes são os dispositivos que solicitam algum tipo de serviço

ou dado de outro dispositivo conectado à rede. Por outro lado, os servidores são os

dispositivos responsáveis por responderem às solicitações feitas pelos clientes.

O meio de rede é o ambiente físico utilizado para realizar a conexão entre os

membros da rede. Os meios de rede são divididos em duas categorias: os meios

guiados e os meios sem fio (wireless). Os principais meios guiados ou com cabos

emuso,atualmente,são:cabopar-trançado,cabocoaxialefibraótica.Osmeiossem

fio,tambémchamadosnão-guiados,incluemondasderádio,microondas,satélitese

infravermelho.

O protocolo é a linguagem usada pela rede para que os dispositivos de rede

possam se comunicar. Os protocolos são conjuntos de regras, procedimentos e es-

pecificaçõesquegovernamacomunicaçãonasredesdecomputadores.Dentreos

protocolos, os mais conhecidos são aqueles pertencentes à família de protocolos

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TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol – Protocolo de Controle de

Transmissão / Protocolo de Internet). Alguns exemplos de protocolos da família TCP/

IP são:

•HTTP:protocoloparatransferênciadedocumentosnaWeb;

•SMTP(SimpleMailTransferProtocol–ProtocoldeTransferênciadeMen-

sagens Simples): usado para transferência das mensagens eletrônicas, os e-

mails;

•POP3(PostOfficeProtocol–ProtocolodeCaixaPostal):usadoparaacesso

remoto a uma caixa de correio eletrônico.

2 TIPOS DE REDES DE COMPUTADORES

Há diversas formas de se classificar uma rede. Podemos classificá-la pela

abrangênciageográficaoupelatopologiadarede,entreoutrasclassificações.

Naclassificaçãoporabrangênciageográfica,podemosclassificá-lasemredes

locais,metropolitanasedelongadistância,entreoutras.

Estudaremos esses tipos de redes a seguir.

2.1 Rede Local

Umarede localouLAN(LocalAreaNetwork)possuiabrangênciageográfica

bem moderada, geralmente com abrangência de um único prédio ou um conjunto de

prédios próximos. Esse tipo de rede pertence a uma única organização e a responsa-

bilidade pela administração dos recursos da rede é inteiramente do proprietário.

As velocidades de dados das LAN geralmente são muito elevadas, podendo,

atualmente,chegara1Gbps(Gigabitporsegundo).Elasaindapodemserclassifica-

dasemredeslocaiscabeadasouredeslocaissemfio.

A LAN cabeada mais utilizada atualmente é conhecida como Ethernet e a rede

localsemfiomaisdifundidaéconhecidacomoWiFi,ouIEEE802.11.

Há,noentanto,diversasoutrastecnologiasderedeslocais,comoATM(Asyn-

chronous Transfer Mode – Modo de Transferência Assíncrono) e FDDI (Fiber Distribu-

ted Data Interface – Interface de Dados Distribuídos por Fibra).

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2.2 Rede de Longa Distância

Umarededelongadistância,ouWAN(WideAreaNetwork),abrangegrandes

áreasgeográficas,desdeligaçõesentrecidades,estados,paíseseatémesmoconti-

nentes. De forma geral, essas redes são formadas, pelo menos em parte, por circuitos

fornecidos por uma operadora de telefonia (STALLINGS, 2005).

Essas redes possuem velocidades muito inferiores às redes locais, embora

existamenlacesdelongadistânciaquechegamataxasdegigabitsporsegundo.No

entanto, de forma geral, essas redes atuam na faixa de velocidade de algumas cente-

nas de kilobits por segundo, chegando a alguns poucos megabits por segundo.

Os dois protocolos mais utilizados, atualmente, nesse tipo de rede são o ATM

e o Frame Relay, porém alguns estudos vêm sendo realizados para o uso de Gigabit

Ethernet(Etherneta1Gbps)nessaconfiguraçãoderede.

Nocasodeinterligaçõessemfio,podemosutilizarastecnologiasderedesce-

lulares,redesWiMaxentreoutras.

2.3 Rede Metropolitana

Uma rede metropolitana ou MAN (Metropolitan Area Network), como o próprio

nome sugere, são redes que possuem abrangência intermediária entre as LANs e as

WANs.Umexemploseriaumaorganizaçãoquepossuialgunsescritóriosdistribuídos

em uma cidade. Cada escritório possui uma rede local independente e interconecta-

da, resultando em uma rede metropolitana.

Da mesma forma que as redes locais, as redes metropolitanas podem ser ca-

beadas(guiadas)ousemfio.Aligaçãocabeadapodeserrealizadacomfibrasóticas

ealigaçãosemfio,comondasderádio,porexemplo.

O protocolo que mais se encaixa nos requisitos de uma rede metropolitana,

quantoàeficiênciaevelocidadeéoATM.Atualmente,porém,diversosestudosparao

uso do protocolo Ethernet, nesse tipo de rede, vêm sendo realizados. Para intercone-

xõessemfio,umprotocolobastanteutilizadoedifundidocomsucessoéoWiMAX.

Redes Locais


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2.4 Outras classificações de redes quanto à abrangência geográfica

Algunsautoresaindasugeremoutrasclassificaçõesquantoàabrangênciage-

ográficadasredesdecomputadores.Algunsexemplossão:

•PAN (Personal Area Network – Redes Pessoais): as PANs possuem abran-

gência bem limitada, chegando a alguns poucos metros. São geralmente redes

domésticas e úteis devido ao grande aumento do uso de recursos computa-

cionais em residências. Como exemplo desse tipo de rede, podemos citar as

redessemfioad hoc. Nesse tipo de rede, há vários computadores, cada um

equipadocomplacasdeinterfacederedesemfio.Cadacomputadorpodeco-

municar diretamente com todos os outros equipados com placas de interface.

Podem compartilhar arquivos, impressoras, mas não acessar os recursos de

umaredefixa.

•CAN (Campus Area Network – Redes Universitárias): são redes locais, po-

rém muito grandes, geralmente pertencentes a uma universidade ou hospital.

•SAN (Storage Area Network – Redes de Armazenamento de Dados): são

redesespecíficasparaainterligaçãodeequipamentosdearmazenamentode

dados.Sãoextremamenteeficientesevelozesedecustotambémmuitoele-

vado.

Essasclassificaçõesnãoterminamporaqui.Diversosautoresapresentamdi-

ferentesoutrasmaneirasdeclassificarasredesdecomputadores.Issoocorreporque

as redes de computadores estão se difundindo cada vez mais e por isso precisam

recebernovasclassificações.

3 COMPUTAÇÃO CLIENTE/SERVIDOR

A maioria das aplicações atuais baseia-se no modelo cliente/servidor. De forma

resumida, nesse tipo de sistema computacional, dois papéis são bem distintos e com

responsabilidadesbemdefinidas.Deumladoseencontramosclientesedooutroos

servidores. A aplicação cliente fornece ao usuário a possibilidade de fazer a requi-

sição de serviços e a aplicação servidoraficaresponsávelporrecebereprocessar

Redes Locais


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asrequisiçõesrealizadaspelosusuários,deformatransparente.(LEWANDOWSKI,

1998).

Entre as aplicações cliente/servidor, podemos citar um exemplo típico, quando

o usuário utiliza uma aplicação cliente (por exemplo o navegador Firefox) para aces-

sarumservidordeWebremoto,oendereçohttp://www.sociesc.org.br,porexemplo,

executandoumaoutraaplicação(ApacheWebServer).Tambémpodemoscitarousu-

áriousandoumaferramentadeediçãodetextos(BrOfficeWriter)e,aofinalizarodo-

cumento, manda imprimi-lo em uma impressora de rede. Apresentamos um exemplo

genérico de um sistema computacional cliente/servidor na Figura 1, em que diversos

clientes distintos fazem requisições a um único servidor, utilizando a mesma interface

e o mesmo meio de comunicação.

Figura 1 - Estrutura genérica do modelo cliente/servidor

Uma aplicação cliente/servidor TCP/IP possui geralmente o seguinte esquema

de funcionamento:

•noladoservidor,éiniciadaaaplicaçãoservidor.Aaplicaçãonotificaoservidor

de que ele está pronto para aceitar requisições de serviços. Essa aplicação

abre uma porta de comunicação com a rede e, sempre que alguma requisição

chegaaessaportanoservidor,enviaparaaaplicaçãoservidora.Oservidorfica

aguardando que requisições cheguem a ele, estado conhecido como espera;

•independentedoservidor,noladocliente,inicia-seumaaplicação,geralmente

pelo usuário. Ao iniciar a aplicação cliente, dispara-se uma requisição de serviços

Redes Locais


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ao servidor. Ao receber as respostas do servidor, o programa cliente formata os

dadosrecebidoseapresentaaousuáriofinal;

•apósatenderàsrequisiçõesdocliente,oservidorvoltanovamenteaoestado

de espera, aguardando por novas requisições.

Uma tarefa muito importante dos administradores de redes, baseados no mo-

delo cliente/servidor, é levar aos usuários aplicações clientes mais amigáveis. Embora

as aplicações clientes estejam dispersas, geralmente os servidores de banco de da-

dos e outros recursos estão centralizados, o que necessita de maior atenção por parte

dos administradores, caso um desses servidores venha a parar, todo o funcionamento

dosserviçosdarede,relacionadosaesseservidor,ficacomprometido.

Uma das grandes vantagens do modelo cliente/servidor é a possibilidade de

integração rápida e controlada dos recursos (impressoras, banco de dados, arquivos

departamentais) por todos os usuários da organização, o aumento da disseminação

da informação, entre outros, gerando um ganho de produtividade e redução de custos

para as organizações (BAKER, 1997).

Os clientes e servidores podem executar diferentes sistemas operacionais em

diferentes plataformas, desde que ambos estejam “falando a mesma língua”, ou seja,

estejam utilizando os mesmos protocolos de comunicação e estejam utilizando as

mesmas aplicações (STALLINGS, 2005). A Figura 2 apresenta uma arquitetura clien-

te/servidor genérica, mostrando as camadas necessárias no lado cliente e também no

lado servidor.

Figura 2 - Arquitetura cliente/servidor genérica

Fonte: Baseado em (STALLINGS, 2005)

Redes Locais


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4 SERVIÇOS ORIENTADOS E NÃO ORIENTADOS À CONEXÃO

No processo de troca de mensagens entre a duas aplicações, a rede pode ofe-

recer tanto serviços orientados à conexão quanto serviços não-orientados à conexão.

Esse nível de serviços pode ser oferecido em qualquer camada dos modelos que es-

tudaremos a seguir, cada uma com sua característica.

O conhecimento do funcionamento desses tipos de serviços é muito importante

no processo de desenvolvimento de aplicações para rede. Estudaremos mais adiante

alguns protocolos. Quando um desenvolvedor programa uma aplicação de rede, o

máximo que ele pode escolher é utilizar como protocolo de transporte um que ofereça

serviço orientado à conexão ou serviço não-orientado à conexão.

4.1 Serviço orientado à conexão

Quando se utiliza um serviço orientado à conexão, há, entre o emissor e o

receptor, um processo de troca de mensagens de controle, antes da troca de pacotes

contendo dados reais, como mensagens de e-mail. Essa troca de mensagens de con-

trole é chamada de procedimento de apresentação (ou estabelecimento da conexão).

Logo após a apresentação, cliente e servidor estarão preparados para o envio e rece-

bimentos de pacotes “reais”, ou seja, do dado propriamente dito.

Realizado o processo de apresentação, está estabelecida uma conexão en-

tre o emissor e o receptor, de que, na realidade, somente o emissor e o receptor estão

cientes. O restante da rede não está sabendo dessa conexão, nem mesmo os rotea-

dores pelos quais os pacotes irão trafegar ao longo do percurso.

Quando se utiliza um serviço orientado à conexão, geralmente está se usu-

fruindo de outros recursos disponibilizados, entre eles:

•transferênciaconfiáveldedados;

•controledefluxo;

•controledecongestionamento.

Ter uma transferência confiável de dadossignificateraconfiançadequeos

dados serão entregues ao receptor sem erros e na ordem correta de apresentação.

Redes Locais


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Isso, de forma geral, é obtido pelo envio de reconhecimento de pacotes recebidos por

parte do receptor e da retransmissão de pacotes com erros e de pacotes perdidos, ou

seja, que não foram reconhecidos.

O controle de fluxo, por sua vez, garante que nenhum dos lados de uma cone-

xão sobrecarregue o outro, enviando pacotes mais rapidamente do que o outro possa

processar. Se um dos lados da comunicação possui alto poder de processamento e

alta velocidade de transmissão de dados, esse lado pode ter a capacidade de envio

de informações muito superior ao outro lado da rede. Assim, se o pacote chegar ao

outro lado, sem que haja capacidade de processá-lo, será perdido. Por esse motivo,

ocontroledefluxoé importantenarede.Geralmenteaspartescomunicantespos-

suem buffers (memórias temporárias) de envio e recebimento, onde são alocados os

dados antes de serem processados ou enviados à rede. Nas mensagens de controle

trocadasentreoemissoreoreceptor,porexemplo,paraconfirmaçãodachegadados

pacotes, são informados os tamanhos dos buffers de cada um dos lados, para que

não ocorra sobrecarga em um deles.

Porfim,ocontrole de congestionamento serve para evitar que a rede, como

um todo, trave. Os roteadores, durante o percurso entre o emissor e o receptor, pre-

cisamprocessarospacotes,maspodemnãotercapacidadesuficientedeprocessa-

mento para encaminhar todos os pacotes que passam por ele. Para que os pacotes

não os encontrem muito ocupados e sejam descartados, utiliza-se o controle de con-

gestionamento. Para evitar congestionamentos na rede, sempre que um pacote passa

por um roteador que está congestionando, é colocada uma informação adicional nes-

se pacote, para informar aos demais roteadores que ele está congestionado.

Na Internet, o protocolo que oferece serviço orientado à conexão para as apli-

cações é o TCP (Transmission Control Protocol – Protocolo de controle de transmis-

são).Éumprotocoloqueofereceumserviçoconfiável,noentanto,porsertãosofis-

ticado, acaba tendo um desempenho menor que o protocolo que oferece serviço não

orientado à conexão.

4.2 Serviço não-orientado à conexão

O serviço não-orientado à conexão, por sua vez, não oferece os mesmos

Redes Locais


20

recursos do serviço orientado à conexão. Nele, não há o processo de apresentação

entre as partes comunicantes, ou seja, quando alguma parte precisa enviar uma infor-

mação a um destinatário, ela simplesmente envia essa informação (KUROSE, 2003).

Tambémnãoháagarantiadaentregadospacotes,ocontroledefluxoeocontrolede

congestionamento.

Por outro lado, por não existir muito controle, os dados trafegam mais rapida-

mente pela rede. Na Internet, o protocolo que oferece serviço não-orientado à cone-

xão para as aplicações é o UDP (User Datagram Protocol – Protocolo de datagrama

de usuário).

O serviço não-orientado à conexão é ideal para aplicações multimídia, como te-

lefone IP ou videoconferência, e outras aplicações que exigem baixo retardo da rede.

Por outro lado, se a aplicação exige que não haja perda de pacotes, como na troca

de arquivos e correio eletrônico, o ideal é a utilização de um protocolo que ofereça

serviço orientado à conexão.

SÍNTESE

Nesta aula estudamos os conceitos e os tipos de redes de computadores.

Aprendemos a distinguir aplicação cliente de aplicação servidora e serviços orienta-

dos e não orientados à conexão, no processo de troca de mensagens entre as duas

aplicações.

Redes Locais


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1) Qual dos itens abaixo não faz parte da lista de componentes essenciais para

uma rede de computadores?

a. Núcleo da rede (ex. roteadores e comutadores);

b. Meios de transmissão;

c. Protocolo de comunicação;

d. Administrador de rede.

2) Não é um exemplo de meio de transmissão guiado:

a. Cabo par-trançado

b. Cabo coaxial

c. Antena

d. Fibra ótica

3) Não é um exemplo de meio de transmissão não-guiado:

a. Fibra ótica

b. Satélites

c. Rádio difusão

d. Microondas

4) Um protocolo de comunicação pode ser definido como:

a. regras que governam a comunicação e troca de dados entres os membros da

rede;

b. conjunto de regras para troca de informações somente entre o usuário e as aplica-

ções;

c. interface de regras entre a placa de rede e o meio físico;

d. nenhuma das alternativas acima.

5) O protocolo de enlace de rede local mais difundido e utilizado é:

a. ATM

Redes Locais


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b. Ethernet (IEEE 802.3)

c.WiFi(IEEE802.11)

d. TCP/IP

6) Não é um exemplo de protocolo de enlace de rede de longa distância:

a. Ethernet (IEEE 802.3)

b. ATM

c. Frame Relay

d. PPP

7) Em uma comunicação cliente/servidor é correto afirmar:

a. O lado que solicita a informação é o servidor e o lado que atende à requi-sição é o

cliente;

b. Em uma rede cliente/servidor todas as partes comunicantes são cliente e servidor,

simultaneamente;

c. O lado que solicita a informação é o cliente e o lado que atende a requisi-ção é o

servidor.

d. Nenhuma das alternativas acima.

8) Em um serviço orientado à conexão é incorreto afirmar:

a.Possuicontroledefluxodosdadosnarede;

b. A entrega dos dados não é garantida;

c. Possui controle de congestionamento dos dados na rede;

d.Háumaapresentaçãoentreaspartescomunicantesantesda trocadasmensa-

gens.

9) Em um serviço não-orientado à conexão é correto afirmar:

a.Possuicontroledefluxodosdadosnarede;

b. A entrega dos dados não é garantida;

c. Possui controle de congestionamento dos dados na rede;

d.Háumaapresentaçãoentreaspartescomunicantesantesda trocadasmensa-

gens.

Redes Locais


23

Aula 3

ARQUITETURAS DE REDES E MODE-LOS DE REFERÊNCIA

Caro aluno(a):

Seja bem-vindo(a) à nossa quarta aula de Redes locais,

para estudar as arquiteturas de redes e os modelos de referência

utilizados para o processo de implementação de redes de compu-

tadores.

Tenha uma boa aula!

Objetivos da Aula


•Enumerarasinstituiçõesdepadronizaçãodasredes;

•Descreveraestruturadeummodeloemcamadas;

•IdentificarascamadasdomodelodereferênciaOSI;

•ListarascamadasdomodeloTCP/IP;

•DefiniropadrãoIEEE802pararedeslocais.

Conteúdos da Aula



•Padrõespararede

•ModelodereferênciaOSIdaISO

•ModelodereferênciaTCP/IPouInternet

•OpadrãoIEEE802

Redes Locais


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1 PADRÕES PARA REDE

Desde o surgimento das redes de computadores, uma grande quantidade de

padrões de redes vem sendo desenvolvida. Atualmente, há diversas organizações

depadronizaçãonomundointeiro,quepodemserclassificadasporsuaabrangência

geográficaetécnica.UmexemplodeorganizaçãodepadronizaçãonacionalnoBrasil

é a ABNT (Associação Brasileira de Normas e Técnicas).

Na área de redes de computadores, as mais importantes organizações são:

• ISO (InternationalOrganization forStandardization –Organização Interna-

cionalparaPadronização):onomevemdogrego“isos”quesignifica“igual”.É

uma organização internacional que atua em 148 países, atuando nos campos

técnicos, exceto de eletrônica e eletricidade. No Brasil é representada pela

ABNT.

•ITU(InternationalTelecommunicationsUnion–UniãodeTelecomunicações

Internacional): organização criada para padronizar e regular as telecomunica-

ções e rádios internacionais. É uma das agências especializadas das Nações

Unidas,eficalocalizadaemGenebra,naSuíça.

•EIA(EletronicIndustriesAlliance–AliançadasIndústriasdeEletrônica):orga-

nização privada para as indústrias do setor eletrônico dos Estados Unidos.

•TIA(TelecommunicationsIndustriesAssociation–AssociaçãodasIndústrias

de Telecomunicações): atua similarmente à EIA, porém com o foco nas indús-

trias do setor de telecomunicações. Também é ligada a ANSI (American Natio-

nal Standards Insitute – Instituto de Padronização Nacional Americano).

•IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers–InstitutodosEnge-

nheirosElétricoseEletrônicos):amaiororganizaçãoprofissionaldomundo,

com a meta de promover o conhecimento no campo da engenharia elétrica,

eletrônica e de computação (Dica: lê-se “i-três-é”).

• IETF(InternetEngeneeringTaskForce–ForçaTarefaparaEngenhariada

Internet): comunidade internacional aberta, preocupada com a padronização e

bom funcionamento dos protocolos e padrões da Internet.

Redes Locais


25

Um dos principais órgãos para a padronização das redes locais é o IEEE por

meio do comitê 802, que regulamenta e padroniza as redes locais.

Ospadrões,deformageral,podemserclassificadosem(GALLO,2003):

•padrões de jure: ou padrões de direito, são os aprovados por uma organiza-

ção de padronização formal e credenciada. Pode ser citado como exemplo o

padrão EIA/TIA 568 para cabeamento estruturado de redes, desenvolvido pela

EIA em conjunto com a TIA.

•padrões de facto: ou padrões de fato, são os que surgiram sem o planeja-

mento de uma organização formal e suas informações são de domínio públi-

co. Como exemplo, pode ser citado o sistema de arquivos NFS (Network File

System – Sistema de Arquivos de Rede) desenvolvido pela Sun Microsystem e

atualmente amplamente utilizado nos sistema Unix e Macintosh. Outro exem-

plo é o Java, também desenvolvido pela Sun Microsystem.

•padrões proprietários:sãoosdesenvolvidosespecificamenteporumfabri-

cante e não são de domínio público, como o protocolo IPX (Internetwork Packet

Exchange – Troca de Pacote Inter-redes) da Novel e o SMB (Server Message

Block – Bloco de Mensagem do Servidor) da Microsoft, por exemplo.

•padrões de consórcios: similares aos padrões de direito, porém nesse caso

um grupo de fabricantes se reúne com o intuito de criar um padrão em comum

e fabricar produtos para o padrão criado. Exemplos de padrões de consórcios

são o Fast Ethernet e o Gigabit Ethernet.

2 MODELO DE REFERÊNCIA OSI DA ISO

O modelo de referência OSI (Open Systems Interconnection – Interconexão de

Sistemas Abertos), foi criado pela ISO com o objetivo de fornecer uma base comum

para a coordenação de desenvolvimento de padrões para a interconexão de sistemas.

Tambémtemapropostadeidentificaráreasparaodesenvolvimentooumelhoriados

padrões, ou fornecer referência comum para a manutenção da consistência de todos

os padrões relacionados (ISO, 1994).

Nãoéfinalidadedomodelode referênciaOSIservircomoespecificaçãode

Redes Locais


26

implementação, ou ser a base para conformar implementações já existentes, ou for-

necerumníveldedetalhamentoparaadefiniçãoprecisadosserviçoseprotocolosda

arquitetura proposta.

O modelo de referência fornece arquitetura conceitual e funcional que permite

à equipe de especialistas trabalhar com produtividade e independência no desenvolvi-

mento de padrões para cada camada do modelo de referência OSI (ISO, 1994).

ÉimportantesalientarqueOSIéummodelodereferênciaenãodefineaarqui-

tetura de uma rede. Desse modo, não é uma arquitetura que pode ser encontrada em

utilização, pois serve como base para que desenvolvedores projetem seus protocolos

para cada uma das camadas, respeitando as orientações do modelo de referência.

O modelo OSI é composto por sete camadas. Tanenbaum (2003) apresenta um

resumo dos princípios que deram origem ao modelo em sete camadas:

•umacamadadevesercriadaondehouveranecessidadedeumgraudeabs-

tração adicional;

•cadacamadadeveexecutarumafunçãobemdefinida;

•afunçãodecadacamadadeveserescolhidatendoemvistaadefiniçãode

protocolos padronizados internacionalmente;

•oslimitesdecamadasdevemserescolhidosparaminimizarofluxodeinfor-

mações pelas interfaces;

•onúmerodecamadasdevesergrandeobastanteparaquefunçõesdistintas

não precisem ser desnecessariamente colocadas na mesma camada e peque-

noosuficienteparaqueaarquiteturanãosetornedifícildecontrolar.

A Figura 3 apresenta as camadas do modelo de referência OSI. Note que o

modelo OSI é composto de 7 camadas, onde cada camada transfere informações

de e para a camada diretamente superior e inferior a ela. Os dados entram em uma

camada superior, chamada aplicação e, à medida que vão descendo na pilha de pro-

tocolos vão recebendo informações de cabeçalho que, somado aos dados já existen-

tes, tornam-se os dados para as camadas inferiores. No destino acontece o processo

contrário; os pacotes chegam a uma camada, retira-se o cabeçalho que é processado

pela camada e, em seguida, os dados são passados às camadas superiores.

Redes Locais


27

Figura 3 - Esquema do modelo de referência OSI

Dessa forma, a camada de aplicação da origem comunica-se, utilizando das

camadas inferiores, diretamente com a camada de aplicação de destino. O mesmo

ocorre com a camada de apresentação e as demais camadas.

Perceba ainda que, ao longo da trajetória da origem ao destino, os pacotes

podem passar por elementos de comutação, como os roteadores e switches que não

possuem e não necessitam de todas as camadas: nesse caso, no elemento de comu-

tação, os pacotes são processados até o nível necessário para que possam saber o

destino a seguir na rede.

Uma característica importante do modelo proposto pela ISO: cada camada de-

veria se comunicar e trocar informações somente com a camada diretamente inferior

e a diretamente superior a ela. Note também que a mais alta mantém comunicação

direta com o sistema operacional e a mais baixa, diretamente com o meio físico que

transmitirá os dados ao destinatário.

Cada camada possui relacionamento direto com a mesma camada relaciona-

da na entidade destino, porém essa comunicação é realizada por meio dos serviços

oferecidos pela camada inferior, que abstrai a comunicação. Dessa forma, a camada

inferior precisa se comunicar com a mesma camada na outra entidade para fornecer

comunicação e depende da camada logo abaixo para fornecer esse serviço. Assim

sucessivamente até que chegue ao nível mais baixo onde há a ligação com o meio de

transmissão.

Redes Locais


28

2.1 Camada Física

A camada física tem por objetivo tratar dos bits enviados nos canais de comu-

nicação da rede ou meios de comunicação. Essa camada visa garantir que saindo um

bit 1 do lado emissor, chegue um bit com valor 1 no lado receptor.

São tratadas nessa camada questões como voltagem para representação de

um bit, sentido da transmissão (bidirecional ou unidirecional), estabelecimento de uma

conexão (assíncrona ou síncrona) e término da conexão, entre outros. Também é

tratado nessa camada o formato das interfaces com o meio físico e os meios de trans-

missãodedados.Aindaforneceascaracterísticasmecânicas,elétricas,funcionaise

procedurais para os meios de comunicação.

2.2 Camada de Enlace de Dados

A função principal da camada de enlace de dados é realizar a transferência

confiáveldosdadosutilizandoomeiobrutodecomunicaçãoefazercomqueessa

linha pareça livre de erros para a camada superior, a camada de rede.

Para uma comunicação não-orientada a conexão, a camada de enlace de da-

dos fornece os mecanismos procedurais e funcionais para essa tarefa; por outro lado,

para uma comunicação orientada a conexão, fornece o estabelecimento, manutenção

e liberação da conexão (ISO, 1994). A camada de enlace de dados ainda detecta e

possibilita a correção dos erros que possam ocorrer na camada física.

2.3 Camada de Redes

A principal função da camada de rede é fornecer os meios e regras para que os

pacotes sejam roteados da origem até o destino. Um conceito muito importante dentro

da camada de rede é o de sub-rede.

Uma sub-rede é uma coleção de equipamentos e meios que, juntos, formam

uma rede autônoma, com características e regras próprias, por exemplo, uma rede

local, mas que faz parte de outra grande rede. No exemplo citado, poderíamos possuir

um conjunto de diversas redes locais que, por meio de uma ligação de rede privada

Redes Locais


29

virtual, formam uma grande rede corporativa. Cada uma dessas redes locais é consi-

derada uma sub-rede da grande rede corporativa. Esse conceito é importante, pois a

camada de sub-rede controla a operação da sub-rede e sua comunicação com outras

sub-redes (TANENBAUM, 2003).

Acamadaderedeforneceosmeiosparaestabelecer,manterefinalizarcone-

xão entre as entidades comunicantes de uma rede.

Em uma rede de difusão, ou broadcast, como as redes locais Ethernet, o pro-

blema de roteamento é simples, as funções da camada de rede são bem pequenas,

praticamente voltadas para o endereçamento lógico da rede, que será estudado na

Aula 5.

2.4 Camada de Transporte

A principal função da camada de rede é fornecer transferência de dados trans-

parenteeconfiávelentreasentidadescomunicantes(ISO,1994).

Todos os protocolos desenvolvidos para a camada de transporte possuem uma

característica fim-a-fim, ou seja, os dados encapsulados nessemomento somente

serãolidoseaproveitadospelodestinofinal.Issonãoacontecenascamadasanterio-

res: na camada de rede, a comunicação ocorre entre as sub-redes até chegar à sub-

rede destino; e na camada de enlace de dados entre os enlaces de comunicação, por

exemplo, entre os switches ou roteadores.

Também a camada de transporte visa fornecer às camadas superiores uma

transparência principalmente de mudanças no meio físico, de modo que mudanças no

hardware não deveriam ser sentidas pelas aplicações.

Em alguns casos, dependendo do nível de serviço fornecido às camadas supe-

riores,tambéméfunçãodacamadadetransportefornecercontroledefluxo,controle

de congestionamento e garantia de entrega dos pacotes na ordem em que os pacotes

saíram da origem.

2.5 Camada de Sessão

A função da camada de sessão é organizar e sincronizar o diálogo entre as

Redes Locais


30

aplicações comunicantes e também gerenciar a troca de informações entre elas. Outra

função dessa camada é fornecer um gerenciamento de token para que as aplicações

comunicantes não tentem realizar a mesma operação crítica simultaneamente.

Para garantir isso, a camada de sessão estabelece uma sessão entre as en-

tidades, para dar suporte à troca de dados ordeiramente e para liberar a conexão de

maneira também organizada.

2.6 Camada de Apresentação

Épreocupaçãodacamadadeapresentaçãoasintaxeeasemânticadasinfor-

mações trafegadas na rede. Fornece uma representação comum dos dados entre as

entidades comunicantes (ISO, 1994).

2.7 Camada de Aplicação

A camada de aplicação possui os protocolos necessários que serão utiliza-

dos pelos usuários, por exemplo, protocolos para troca de mensagens eletrônicas e

transferência de arquivos. Essa camada fornece regras para a comunicação entre as

aplicações, geralmente aplicações clientes e aplicações servidoras de tipos similares,

por exemplo, servidor de mensagens eletrônicas e clientes de envio e leitura de men-

sagens eletrônicas.

3 MODELO DE REFERÊNCIA TCP/IP OU INTERNET

A ARPANET foi concebida sob uma arquitetura voltada para redes distribuídas

e descentralizadas. Essa arquitetura passou a ser conhecida como modelo de refe-

rência TCP/IP, ou arquitetura TCP/IP. A arquitetura TCP/IP é mais antiga que o modelo

de referência OSI.

O modelo, desenvolvido primeiramente por Cerf e Kahn, em 1974, não é tão

completo quanto o modelo OSI (Figura 4). Possui menos camadas e não se preocupa

com a ligação dos protocolos superiores com o meio físico de comunicação. Sim-

plesmente indica que é necessário um relacionamento com o meio físico, porém não

Redes Locais


31

não discute detalhes desses protocolos. Com isso, os protocolos de enlace e físicos

podem variar de dispositivo para dispositivo ou de rede para rede.

Figura 4 - Relacionamento entre os modelos OSI e Internet

Diferentemente do modelo OSI, é um modelo em prática na maioria das redes

de computadores atuais. Portanto, estudaremos como as camadas são descritas no

modelo de referência TCP/IP e, em seguida, estudaremos também os padrões de

IEEE 802, que tratam das ligações com o meio físico e de detalhes da camada de

enlace.

3.1 Camada de inter-redes

A camada de inter-redes na arquitetura Internet tem funções similares à cama-

da de rede do modelo OSI. A arquitetura TCP/IP, ou Internet, trabalha com comutação

de pacotes. Assim, uma mensagem é dividida em vários pacotes menores que trafe-

gam pela rede, cada um podendo seguir caminhos diferentes, porém chegando ao

mesmo destino.

Outra técnica, a de comutação por circuito, é utilizada em linhas telefônicas.

Redes Locais


32

Antes de iniciar a transmissão dos dados, um circuito é estabelecido e toda a comuni-

cação segue pela mesma rota, dedicada, até o término da conversação.

Assim, a função principal da camada de inter-redes é garantir que os pacotes

trafeguem livremente pela rede em busca de seu destino, por meio de técnicas de

roteamento. Como cada pacote pode seguir caminhos diferentes e chegar ao destino

na ordem incorreta. São necessários os protocolos de nível superior para ordená-los

(TANENBAUM, 2003).

Oprincipalprotocolodefinidopelacamadadeinter-redeséoIP(InternetPro-

tocol–ProtocoldaInternet),definidopelaRFC791.Éumprotocoloprojetadopara

interconectar sistemas de redes de computadores comutados por pacotes. A principal

função do IP é fornecer mecanismos necessários para a entrega dos pacotes, da

origemaodestino.Nãoésuafunçãofornecermecanismosparaaumentaraconfiabi-

lidadedosdadosfim-a-fimoucontrolarofluxodosdados(RFC791:1981).

3.2 Camada de transporte

Assim como a camada de inter-redes é muito parecida com a camada de redes

do modelo OSI, também a de transporte do modelo Internet é muito parecida com a

de transporte do modelo OSI. Sua função é permitir que as entidades pares dos com-

putadores de origem e de destino mantenham conversação.

Hádoisprincipaisprotocolosparaessacamada,oTCPeoUDP,definidosres-

pectivamente pela RFC 793 e pela RFC 768. Outros protocolos foram e estão sendo

desenvolvidos também, porém sempre sendo baseados em um dos dois protocolos,

ou realizando melhorias no desempenho desses.

OobjetivodoTCPéserumprotocoloaltamenteconfiávelfim-a-fimentreos

hosts de uma rede de computadores por comutação de pacotes. O TCP é um proto-

coloorientadoaconexãoeconfiável.Fornececomunicaçãointerprocessosconfiável

entre os processos dos computadores comunicantes. Seu objetivo é garantir que os

pacotes das mensagens que são da aplicação de origem cheguem à aplicação de

destino corretamente, em seqüência e, caso aconteçam perdas, que sejam reenvia-

dos (RFC793:1981).

Tem como função garantir a funcionalidade, mesmo que, abaixo dele, exista

Redes Locais


33

uma rede que não garanta essas características, como o caso do IP e até mesmo um

meionãoconfiável,comoasredessemfio.

Por outro lado, o UDP é um protocolo não orientado a conexão, fornecendo

o mínimo de recursos às aplicações. É um protocolo que não garante a entrega dos

pacotesenemaordemdeentregaàsaplicações.Essasatividadesficamacargodas

aplicações usuárias desse protocolo (RFC768:1980).

OprotocoloUDPéidealparaasaplicaçõesquenãodesejamcontroledefluxo

ou controle de seqüência dos pacotes enviados. Também é ideal para aplicações mul-

timídia, pois, como não há tanto controle como o TCP, produz maior desempenho.

3.3 Camada de aplicação

O modelo Internet não possui camadas de sessão e apresentação. Não foram

necessárias nesse modelo, mas suas funções foram incorporadas principalmente pela

camada de aplicação. Assim, pode-se dizer que a camada de aplicação do modelo

Internet é similar à do modelo OSI, com algumas características incorporadas das

camadas de sessão e apresentação que contém os protocolos de nível mais alto, em

contato direto com os programas utilizados nas redes e com o sistema operacional.

Essa camada inclui os seguintes protocolos:

•SMTP(SimpleMailTransferProtocol–ProtocolodeTransferênciadeMen-

sagens Simples): utilizado para a transferência de correio eletrônico, e-mail, na

rede;

• HTTP (HyperTextTransfer Protocol – Protocolo paraTransferência deHi-

perTexto): utilizado para a transferência de hipertextos, documentos utilizados

pelaWeb;

•SSH(SecureShell–ShellSeguro):utilizadoparaexecuçãocriptografadade

terminais virtuais remotos;

•FTP(FileTransferProtocol–ProtocolodeTransferênciadeArquivos):utiliza-

do para a transferência de arquivos pela rede;

•DNS (DomainNameSystem–SistemadeNomesdeDomínios):utilizado

para a tradução dos nomes conhecidos em IPs, como exemplo converter o

nome www.sociesc.com.br no IP 200.135.238.9.

Redes Locais


34

Muitos outros protocolos de aplicação estão nessa camada e, a cada dia, novos

protocolos de aplicação vão surgindo e são incorporados às redes de computadores.

4 O PADRÃO IEEE 802

O modelo Internet é o que está atualmente em maior utilização nas redes de

computadores, principalmente em conseqüência do sucesso da grande rede mundial,

aInternet,queutilizaessemodeloemseusserviços.Comonãodefineascamadas

inferiores, somente relaciona a necessidade de uma interligação com o meio físico, a

arquitetura deve ser independente da camada de enlace de dados e da camada física.

Essas camadas, por sua vez, não aparecem no modelo Internet, por isso o IEEE resol-

veu criar um comitê para o desenvolvimento dos padrões físicos e de encapsulamento

dos dados para redes de computadores. Eles criaram o comitê 802, responsável pela

elaboração de padrões para as redes locais.

Outros institutos também trabalham na padronização das redes, em assuntos

relacionados à camada de enlace de dados e à camada física. Podemos citar dois

exemplos de organizações que trabalham nesse sentido:

•ITU:criouoprotocoloX.25;

•ANSI:criouoprotocoloFDDIeaindaoutroscomo,porexemplo,todaaarqui-

tetura de protocolos ATM.

O IEEE dividiu a camada de enlace de dados em duas camadas chamadas de

LLC (Logical Link Control – Controle de Enlace Lógico) e MAC (Medium Access Con-

trol – Controle de Acesso ao Meio) e manteve a camada física inalterada.

Desenvolveu o padrão IEEE 802.2, protocolo responsável pelo controle lógico

do enlace de dados. É a camada que se relaciona diretamente com os protocolos su-

periores, a exemplo do IP.

Além disso, o IEEE criou diversas equipes de pesquisa, cada uma delas res-

ponsável pelo estudo de protocolos de acesso ao meio e também meios físicos de

conexão à rede. Assim nasceram os protocolos:

Redes Locais


35

• IEEE802.3,defineasredesembarra,queevoluíramparaasusadasatu-

almente. Utiliza acesso aleatório ao meio com detecção de uso do meio de

transmissão e também detecção de colisão de pacotes;

•IEEE802.5,defineasredesemanéisutilizandopassagemdepermissãopara

acesso ao meio;

•IEEE802.11,defineospadrõespararedeslocaissemfio;

A Figura 4 mostra como relacionar os protocolos criados pelo comitê IEEE 802

com as camadas inferiores do modelo de referência OSI.

Figura 4 - Relacionamento entre o modelo OSI e o padrão IEEE 802

SÍNTESE

Nesta aula estudamos:

•Padrõespararede;

•ModelodereferênciaOSIdaISO;

•ModelodereferênciaTCP/IPouInternet;

•OpadrãoIEEE802.

Redes Locais


36


1) Assinale a alternativa correta na definição do modelo de referência OSI:

a. Modelo criado pela ISO com o objetivo de criar um padrão para a interconexão de

sistemas de redes.

b. Modelo criado pela ISO para integrar redes UNIX e Microsoft.

c. Modelo criado para ARPA para padronizar as redes de computadores.


2) O modelo de referência TCP/IP ou Internet foi criado:

a. Para substituir o modelo de referência OSI.

b. Um modelo criado pela Microsoft para utilização da Internet.

c. Um modelo criado pelo DARPA para utilização na ARPAnet.

d. Um modelo criado pela ISO para regulamentação da Internet.

3) No modelo de referência TCP/IP não existem as camadas de apresentação e

sessão, existentes no modelo OSI. Quanto a esse assunto, assinale a alternativa

correta:

a. Não eram totalmente necessárias e suas funções foram incorporadas pela camada

de aplicação.

b. Essas camadas existem no modelo TCP/IP também.

c. Essas camadas deixam a estrutura complexas e foram esquecidas.

d. Foram distribuídas na camada de transporte e inter-redes.

4) Não é um exemplo de protocolo de camada de aplicação do modelo TCP/IP:

a. TCP

b.HTTP

c. FTP

d. SMTP

Redes Locais


37

5) São exemplos de protocolos de camada de rede e transporte do modelo TCP/

IP, respectivamente:

a. IP e PPP

b.TCPeHTTP

c. IP e UDP

d. ICMP e SMTP

6) Quanto às tarefas de cada camada no modelo de referência OSI, relacione as

colunas:

a. Camada de Aplicação

b. Camada de Apresentação

c. Camada de Sessão

d. Camada de Transporte

e. Camada de Rede

f. Camada de Enlace de dados

g. Camada Física

()sintaxeesemânticadasinformaçõestrafegadas na rede;

( ) cria conexões entre máquina fonte e destino, independente do número de nós intermediários;

( ) fornece ao usuário interface que per-mite acesso a diversos serviços;

( ) transmite uma seqüência de bits atra-vés de um canal de comunicação;

( ) realizaa transferênciaconfiáveldosdados utilizando meio bruto de comuni-cação e faz com que essa linha pareça livre de erros para a camada superior;

( ) organiza e sincroniza o diálogo entre as aplicações comunicantes e também gerencia a troca de informações entre elas;

( ) roteamento de pacotes entre fonte e destino, mesmo que para isso tenha que passar por diversos nós intermediários no caminho.

7) Quanto ao padrão 802 é correto afirmar:

a.Padrãocriadopela ISOparadefiniçãodosmeiosde transmissãopararedesde

longadistância.

Redes Locais


38

b. Padrão criado pelo IEEE para padronização, principalmente para as regras de aces-

so ao meio, e padronização da camada física para as redes locais.

c.PadrãocriadopeloIEEEparadefiniçãodosmeiosdetransmissão.


8) A camada de enlace de dados do modelo de referência OSI, é dividida em

duas camadas no modelo IEEE 802. Esses modelos são:

a. MAC e IP

b. LLC e TCP

c. LLC e MAC

d. MAC Address e ARP

Redes Locais


39

Aula 4

DISPOSITIVOS DE REDES

Caro aluno(a),

Seja bem-vindo(a) a nossa quarta-aula de redes locais

para estudar os dispositivos de rede.

Tenha um bom estudo!

Objetivos da Aula


•Identificarosdispositivosdeumarededecomputadores;

•Diferenciarentreosdispositivosderedes;

•Exemplificarfuncionamentodadifusão;

•Estudarosrecursosdeempilhamentoecascateamento.

Conteúdos da Aula



•Hubserepetidores

•Pontes

•Switches

•Roteadores

Redes Locais


40

1 HUBS E REPETIDORAS

A principal função dos hubs e repetidoras é regenerar e propagar um sinal elé-

trico. São conhecidos como concentradores e geralmente utilizados em redes locais

paraaumentarodiâmetrodarede local.Oconceitodediâmetroseráestudadona

Aula 5 – Protocolos de Redes locais. O que precisamos saber nesse momento é que

o tamanho de um segmento de rede geralmente é limitado, pois, ao longo da rede, o

sinal elétrico se perde. Utilizando cabos par-trançados em redes locais, geralmente a

distânciamáximaentredoispontospodechegara90metros.Casoadistânciaentre

os dois pontos seja maior, as repetidoras são necessárias.

O termo hub pode gerar um pouco de confusão no meio de redes de compu-

tadores, pois pode ser utilizado para designar hub de repetidora, de ponte ou de cha-

veamento (ou switch). De modo geral, as literaturas apontam para a utilização desse

termo para hub de repetidora. Vamos também utilizar em nossas aulas, o termo hub

para designar hub de repetidora.

As repetidoras são dispositivos de rede que atuam na camada física, reenvian-

do para todas as portas somente os sinais que chegam a uma de suas interfaces. As-

sim, caso um pacote chegue com defeito a uma das portas da repetidora, não detec-

tará o erro e retransmitirá os pacotes para os demais componentes da rede. A Figura

5 mostra com uma repetidora pode ser utilizada em uma rede local para interligar os

equipamentos.

Figura 5 - Utilização de uma repetidora

Redes Locais


41

2 EMPILHAMENTO E CASCATEAMENTO

Dois termos muito comuns em redes locais que utilizam repetidoras, bem como

switches, são: empilhamento e cascateamento.

Cascateamento é a interligação de dois ou mais hubs, usando um meio de

transmissãoguiado,par-trançado,coaxialoufibraótica.Casoestejamsendocascate-

ados hubs de repetidoras, maior será o domínio de colisão de uma rede. Assim, essa

quantidade de equipamentos cascateados precisa ser limitada. A quantidade de repe-

tidoras que podem ser cascateadas será estudada na Aula 5 – Protocolos de Redes

locais.

O empilhamento é semelhante ao cascateamento, porém é utilizada uma in-

terface de comunicação proprietária do fabricante e também cabos proprietários para

realizarem a interligação. O empilhamento somente pode ser realizado por equipa-

mentos do mesmo fabricante e, muitas vezes, do mesmo modelo. A vantagem do em-

pilhamento é que se consegue alta taxa de transmissão de dados entre os dispositivos

empilhados. A desvantagem é o custo, se comparado ao cascateamento, e também

asdistânciasquedevemsermuitocurtas,geralmentealgunspoucosmetros.

3 PONTES

A função de uma ponte, também conhecida como bridge, é interconectar dois

ou mais segmentos de redes locais. As pontes atuam na camada 2 do modelo de re-

ferência OSI, ou seja, na camada de enlace dos dados.

Uma das características importantes de uma ponte é interconectar arquiteturas

de redes iguais ou diferentes. Por exemplo, pode interconectar dois segmentos de

redes locais Ethernet ou ainda um segmento de rede Ethernet com uma rede Token

Ring (GALLO, 2003).

Assim, duas redes, que utilizam protocolos distintos de enlaces de dados, po-

dem se comunicar por meio de uma ponte e serem reconhecidas como uma única

rede lógica.

Outra característica importante das pontes são os dispositivos que usam a

Redes Locais


42

técnicastore-and-forward(armazenar-e-reenviar).Issosignificaque,quandochegam

bits em uma de suas interfaces, aguardam chegar o quadro inteiro para montá-lo,

fazeraverificaçãodeerrosdeCRC(CyclicRedundantCheck–ChecagemdeRe-

dundânciaCíclica)e,casonecessário,enviarparaooutrosegmentoderede.Assim,

aponterealizaumfiltrodospacotesqueprecisamserreenviadosparaaoutraredee

também descarta os pacotes defeituosos.

A Figura 6 mostra um exemplo de interligação de segmentos de redes locais

utilizando uma ponte.

Figura 6 - Interligação de segmentos de redes locais usando pontes

Uma das características das pontes é que elas não fazem bloqueio dos paco-

tes de broadcast. Assim, se uma mensagem de broadcast for endereçada à rede, ela

retransmitirá essa mensagem para o outro segmento conectado.

3.1 Endereços de Broadcast e tempestades de broadcast

Um conceito muito importante no estudo de redes de computadores é o bro-

adcast (difusão), ou seja, o ato de enviar uma mensagem a todos os equipamentos

de uma rede. Podemos realizar um broadcast de enlace de dados, como também de

rede.

Quando realizamos um broadcast de enlace de dados, um quadro é destinado

a todos os equipamentos conectados a uma mesma rede física. As redes locais se

comunicam por um tipo de endereço chamado endereço físico ou endereço MAC, cujo

nome se deve à subcamada MAC, estudada na Aula 3. O MAC é um endereço de 48

bits, único para cada placa de rede existente no mundo. Quando enviamos um pa-

cotepelarede,destina-seaumMACespecífico.Paradestinarumpacoteatodosos

Redes Locais


43

computadores da rede, ou seja, um broadcast, esse endereço de MAC é informado

como FF:FF:FF:FF:FF:FF.

No broadcast de rede, o processo é semelhante, no entanto esses pacotes

são enviados para todos os computadores pertencentes à mesma rede lógica ou rede

IP. Apesar de não ser comum, dentro de uma mesma rede física pode existir uma ou

mais redes IP diferentes. Os endereços de IP são números de 32 bits divididos em 4

octetos representados com números decimais, que podem ir de 0 até 255. Assim, para

identificartodososcomputadoresdeumaredeIP,utiliza-seoendereçodebroadcast

definidocomo255.255.255.255.

4 SWITCHES

Os swiches, também conhecidos como chaveadores ou comutadores, têm

como principal função fazer o chaveamento dos pacotes de origem ao destino. Os

switches são dispositivos que atuam na camada 2 do modelo OSI, ou seja, na camada

de enlace de dados.

Essa confusão de nomenclatura se dá pelo fato de que tanto os switches como

os roteadores, realizam o processo de chaveamento, porém o primeiro, baseado nos

endereços de camada de enlace de dados, os endereços MAC; e o segundo, baseado

nos de camada 3, os endereços IP.

Os switches também são dispositivos que podem ser encontrados em diversos

ambientes de redes, como nas redes Ethernet, ATM, FDDI, Frame Relay e, outros.

Nós nos limitaremos a analisar os switches Ethernet, pois é o tipo de rede local predo-

minante atualmente.

OsswitchesderedeEthernetfiltramotráfegoemcadaumadesuasportase

somente enviam os dados ao computador para o qual estão destinados. Assim, se um

quadro é enviado pelo computador A, com destino ao computador D, o switch reco-

nhecerá o endereço MAC de destino e enviará o quadro somente para a porta em que

o computador D está conectado, conforme mostra a Figura 7.

Redes Locais


44

Figura 7 - Troca de pacotes em redes usando switches

A diferença entre as repetidoras, pontes e chaves, é que as chaves trabalham

com associação direta entre porta e MAC, fazendo com possam acontecer diversas

comunicaçõessimultâneasnarede,semcolisõesdepacotes.Outradiferençaéque

os switches geralmente atuam em modo full-duplex, ou seja, pode acontecer comuni-

caçãosimultâneanosdoissentidos:docomputadorparaoswitchedoswitchparao

computador, sem colisões.

Vamos recordar: quanto menor os índices de colisões na rede, menor serão

as retransmissões de pacotes e, conseqüentemente, maior será o desempenho da

rede.

Atualmente, os switches estão bem difundidos nas redes locais, e é muito difícil

encontrar repetidoras e pontes para venda no mercado. Ainda são muito encontrados

nas redes, porém como herança de redes instaladas na década de 90.

Os switches usam a técnica store-and-forward, da mesma forma que as pon-

tes.Tambémverificamaintegridadedospacotesrecebidos,pormeiodeumasomade

CRC, e então transmitem todo o pacote para a porta de destino. Os switches atuam

em grandes taxas de transferência, geralmente em velocidades iguais ou superiores

a 10 Mbps por porta do switch, diferente das repetidoras, que possuem velocidade

compartilhada entre os computadores conectados na repetidora.

Outra vantagem é a baixa latência desses dispositivos. Vale ressaltar que as

repetidoras praticamente não possuem latência, uma vez que não precisam processar

os quadros que chegam; somente retransmitem os bits que chegam em suas portas

para todas as demais portas do dispositivo. As pontes possuem latência em torno de

400 microssegundos, os roteadores em torno de 1,5 milissegundos e os switches,

cerca de 100 microssegundos (GALLO, 2003).

Redes Locais


45

5 ROTEADORES

Os roteadores são dispositivos que atuam na camada 3 do modelo OSI, a

camada de redes. Sua principal função é realizar a interconexão entre duas ou mais

redes lógicas diferentes. Assim, se pacotes localizados na rede IP A são destinados

para a rede IP B, um roteador reconhece os equipamentos das duas redes e realiza

o roteamento dos pacotes. Veja o exemplo mostrado Figura 8, onde os pacotes que

saem da rede IP A, com destino a computadores localizados na rede IP B, passam

pelo roteador e são enviados para a rede IP B.

Figura 8 - Interligação de rede IP usando roteadores

Uma característica importante dos roteadores é que eles tratam somente os

pacotes que lhes são destinados. Assim, caso você queira manter comunicação com

outra rede, é necessário informar o endereço IP do roteador antes de realizar a comu-

nicação.Essatarefageralmenteérealizadapormeiodasconfiguraçõesdeendereça-

mento IP do sistema operacional.

O roteador, diferentemente dos demais dispositivos estudados, não retransmite

mensagens de broadcast, somente realiza o roteamento dos pacotes que possuem

umdestinoespecífico.Mesmoquenãosaibaocaminhoatéarededestino,usaal-

goritmosderoteamentoparadefinirasmelhoresrotasatéodestinoequaldevesero

próximo roteador que o pacote deve utilizar para chegar ao destino.

OcomandotraceroutenoLinux,outracertnoWindows,mostratodososrote-

adores utilizados para que um pacote saia do seu computador e chegue até o destino

específico.Use-oeverifique!

Redes Locais


46

6 O TRACEROUTE

O traceroute é uma ferramenta desenvolvida para execução em ambientes

Linux.UmaferramentasimilarpodeserencontradanoambienteWindows,chamada

tracert. Essa ferramenta serve para traçar a rota, ou seja, listar todos os roteadores

utilizados entre uma origem e um destino.

O traceroute trabalha incrementando o valor do TTL (time-to-live) de cada con-

junto de pacotes enviados:

•osprimeiros3pacotestêmumTTLiguala1.Ospróximos3têmumTTLigual

a 2 e assim sucessivamente.

•quandoopacotepassaporumroteador,édecrementadoem1ovalordo

TTL, e então o pacote é encaminhado ao próximo host.

•quandoumpacotetemumTTLcomvalor1,ohostdescarta-oeenviaparaa

origem um pacote ICMP tipo 11 (ICMP time exceeded).

•otracerouteusaessesretornosparagerarumalistadehostsqueospacotes

passaram da origem ao destino, juntamente com seus tempos.

A rede IP não garante que todos os pacotes seguirão pelo mesmo caminho.

Assim é possível que um pacote chegue até o roteador A, faça-lhe análise e, para che-

gar ao roteador B passe por outra rota, não utilizando o roteador A. Assim, os valores

podem ser diferentes em cada uma das análises realizadas.

Utilizando o traceroute, é possível encontrar e solucionar problemas ligados à

falhanoroteamentoatéproblemasdebloqueiodefirewall,poishávariaçõesqueper-

mitem a execução desse utilitário, utilizando no lugar do protocolo ICMP, o protocolo

TCP ou UDP.

A seguir, apresentamos a execução da ferramenta traceroute em ambiente

Windows:

Redes Locais


47

> tracert www.terra.com.br

Rastreando a rota para www.terra.com.br [200.176.3.142]com no máximo 30 saltos:

1 <1 ms <1 ms <1 ms 10.0.255.254 2 <1 ms <1 ms <1 ms 10.0.255.252 3 1 ms <1 ms <1 ms 200.135.238.254 4 5 ms 4 ms 8 ms rct2gw-Sociesc.bb.rct-sc.br [200.135.61.29] 5 8 ms 7 ms 6 ms rct7200-rct7500.rct-sc.br [200.135.12.30] 6 123 ms * 6 ms 200.180.17.89 7 25 ms 19 ms 21 ms 200.180.143.234 8 21 ms 22 ms 20 ms terra-v-102-dsw2-poa.tc.terra.com.br [200.176.0.129] 9 20 ms 21 ms 22 ms www.terra.com.br [200.176.3.142]

Rastreamento concluído.

NesseexemplodeexecuçãonoWindows,foirealizadoumtraceroutedireta-

mente para o servidor www.terra.com.br. Podemos perceber que foram percorridos

8 roteadores da origem ao destino. O nono é o próprio servidor do Terra.

No sexto roteador, o 200.180.17.89, aconteceu uma perda de pacotes. Pode-

mos perceber que aconteceu um pico no atraso dos pacotes, 123 ms de atraso. Nas

demais execuções o atraso foi normal.

Também podemos perceber que, de forma geral, do sexto para o sétimo rotea-

dor aconteceu um salto no tempo de atraso. Saiu de cerca de 6 ms para algo em torno

de 20 ms.

Casoestivéssemosfazendoumaverificaçãoderotasparaooutrocontinente,

iríamos perceber claramente um aumento no atraso dos pacotes na ligação entre os

roteadores intercontinentais.

Os roteadores também usam a técnica store-and-forward para transmitirem os

dadoserealizamverificaçãodeintegridadedospacotes,alémdeescolheramelhor

rota a seguir.

CONCLUSÃO

Pudemos perceber nesta aula que cada um dos dispositivos estudados pos-

suiimportânciaeusonasredesdecomputadores.Dificilmenteteremosquefazera

escolha entre qual dispositivo utilizar. Somente no caso das repetidoras e switches é

que podem existir dúvidas de quais dispositivos utilizar, porém atualmente os switches

Redes Locais


48

estão a preços bem acessíveis e certamente será a sua escolha de uso.

SÍNTESE


•HUBserepetidores

•Pontes

•Switches

•Traceroute

•Roteadores


1) As repetidoras podem ser definidas como:

a. Equipamento com a função de regenerar e propagar um sinal elétrico;

b. Equipamento que conhece os endereços MAC de todos os equipamentos a ele

conectados;

c. Equipamentos para roteamento dos pacotes na rede;


2) Não é uma vantagem do switch, em substituição da repetidora:

a. Envio dos pacotes com destino único à porta em que o computador destino está

conectado;

b. Eliminação do tráfego de broadcast;

c. Detecção de erros no quadro;

d. Todas as alternativas acima são vantagens dos switches, se comparados a uma

repetidora.

Redes Locais


49

3) Assinale a alternativa incorreta quanto à função de um roteador:

a. Não propagação do tráfego de broadcast para suas outras interfaces;

b. Possui duas ou mais interfaces de comunicação, para interligar duas redes;

c. Não permite o tráfego de dados, caso não estejam criptografados;

d. Realiza o roteamento dos pacotes.

4) A diferença entre uma ponte e uma repetidora é:

a. A repetidora propaga o sinal a todos os computadores a ela conectados. A ponte

por sua vez, serve para a interligação de redes no nível de rede, distinguindo princi-

palmente os endereços IP;

b. A repetidora somente propaga o sinal, a ponte segmenta duas redes, propagando

somente os quadros que são destinados a algum computador do outro segmento;

c. A ponte somente propaga o sinal, a repetidora segmenta duas redes, propagando

somente os quadros que são destinados a algum computador do outro segmento;

d. Não há diferença.

Redes Locais


50

Aula 5

PROTOCOLOS DE REDES LOCAIS

Caro aluno(a)!

Seja bem-vindo(a) à nossa quinta aula de redes locais,

para estudar os protocolos de redes locais de computadores.

Tenha uma boa aula!

Objetivos da Aula


•Estudarosfundamentosdeumaredelocal;

•Estudaroprincipalprotocolopararedeslocais:Ethernet;

•CompararoprotocoloEthernetesuasvariantes;

•Enumeraroutrastecnologiasderedeslocais;

•Estudaroimpactodasegmentaçãodasredeslocais.

Conteúdos da Aula



•Fundamentosdasredeslocais;

•OprotocoloEthernet;

•Cabeamentoderedeslocais;

•Diâmetroderedeedomíniodecolisão;

•Aregra5-4-3;

•Segmentaçãodaredeeousodeswitches;

•RedesFDDIeFibreChannel;

•FastEthernet;

•GigabitEthernet;

•10-GigabitEthernet.

Redes Locais


51

1 FUNDAMENTOS DAS REDES LOCAIS

À medida que os custos dos computadores pessoais se tornam mais baratos,

maior é o uso desses computadores nas organizações, desde as pequenas organi-

zações até grandes multinacionais, pois se torna cada vez maior a necessidade de

interligação desses recursos.

Por mais capacidade de processamento que um computador pessoal possa

ter, há aplicações que eles não suportam. Um exemplo é o banco de dados para o

sistema corporativo da organização, conhecido como ERP (Enterprise Resource Plan-

ning – Planejamento dos Recursos Empresariais), que precisam ser centralizados e

disponibilizados para todos os computadores da empresa.

Também podem ser citados nesse exemplo, arquivos de interesse comum en-

tre diversos funcionários da empresa e, por esse motivo, devem ser arquivados em

um local central, com recursos para controle de acesso e até mesmo recursos para a

realização de cópias de segurança (backups).

Ainda podemos citar o compartilhamento de grandes recursos com uma gran-

de impressora laser. Ter uma impressora desse tipo para cada computador de uma

empresa elevaria muito os custos da empresa, além de gerar ociosidade para os

recursos materiais. Ter os recursos compartilhados, além de produtividade, permite à

empresa redução nos custos.

Assim, uma das principais características para as redes locais são as altas

velocidades de transmissão de dados e também o baixo custo para a interligação de

computadores a essa rede, geralmente chegando a algumas dezenas de reais ou

poucas centenas para o caso dos servidores ou equipamentos de backbone da rede.

Podemos considerar os equipamentos de backbone da rede como os responsáveis

pela interligação principal de uma grande rede local, conectando andares de um pré-

dio ou até mesmo um conjunto de prédios.

Tambémémuitoimportantequeasredeslocaispossuamconfiabilidadeealta

capacidade,ouseja,quenãofiquemsaturadasquandocresceaquantidadedecom-

putadores na rede.

Redes Locais


52

2 O PROTOCOLO ETHERNET

Como já estudamos anteriormente, as camadas do modelo de referência OSI,

que necessitam de preocupação com a transmissão dos dados em redes locais, são

as duas camadas inferiores. A partir da camada 3 do modelo não há mais preocupa-

ção com a arquitetura de rede utilizada.

Estudamos também que, para a padronização das redes locais, o IEEE criou o

comitê 802, conhecido como IEEE 802. Diversos estudos foram realizados por esse

comitêeumdelesficouresponsávelpelapadronizaçãodeumprotocolodesenvolvido

pela Xerox, Intel e DEC (Digital Equipment Corporation): o protocolo Ethernet. Essa

padronização de rede é conhecida como IEEE 802.3, porém os usuários continuam

utilizando o termo Ethernet.

O protocolo Ethernet foi desenvolvido por Robert M. Metcalf, em 1974, para ser

utilizado em redes de escritório. Em 1982, o mesmo consórcio desenvolveu a versão

Ethernet 2.0.

Os dois padrões, Ethernet 2.0 e IEEE 802.3, são semelhantes, pois o comitê

doIEEEusoutodososdetalhestecnológicosdaEthernet2.0.Há,porémalgumasdi-

ferenças,principalmentenasespecificaçõesdecabos,funçãodostransceptores(ele-

mento que permite ao nó a comunicação com o cabo de rede) e algumas alterações

no formato dos quadros (GALLO, 2003).

Apesar de sempre ouvir-se referência às redes Ethernet, na realidade estamos

utilizandomesmosempreasespecificaçõesdopadrãoIEEE802.3,devidoàmaior

recepção a aprovação por parte dos fornecedores.

2.1 Funcionamento da Ethernet

Originalmente, o meio de transmissão das redes Ethernet eram os cabos co-

axiais grossos com até 2,5 km, com repetidores de sinal a cada 500 metros. A rede

suportava até 256 equipamentos conectados utilizando transceptores para a conexão

ao cabo coaxial (Figura 9). A taxa de transferência da rede era de 2,94 Mbps (TANEN-

BAUM, 2003).

Redes Locais


53

Uma característica importante e pioneira das redes Ethernet é que o computa-

dor,antesdetransmitir,verificavaseaconteciaounãooutratransmissãodedadosno

cabo. Caso uma transmissão já estivesse em andamento, o computador aguardava

umperíodoaleatórioeverificavaomeionovamente,atéqueestivesse livreparaa

utilização. Esse processo é conhecido como CSMA (Carrier Sense Multiple Access

–AcessoMúltiplocomVerificaçãodaPortadora).Onomeédevidoamuitosnóspo-

derem concorrer pela utilização do meio simultaneamente e também por terem a ca-

pacidadedeverificarseomeioestálivreparaautilizaçãoounão.

Figura 9-ConfiguraçãooriginaldaEthernet,comtopologiaembarra

Ainda, originalmente, a tecnologia de redes locais Ethernet era baseada numa

topologia em barra, ou seja, todos os computadores eram conectados a um único

meio, geralmente um cabo coaxial, como mostra a Figura 9. Com o passar do tempo,

foram desenvolvidos comutadores para redes do tipo Ethernet. Isso possibilitou a con-

figuraçãodaredeemtopologiasdotipoestrela,ouseja,todososcomputadoresda

rede conectados a um nó central, chamado comutador da rede (os switches ou hubs),

e esses podendo ser conectados entre si.

Outra evolução das redes Ethernet está relacionada à taxa de transmissão da

rede. Inicialmente, a taxa de transmissão das redes IEEE 802.3, ou Ethernet, eram

de apenas 10 Mbps. Surgiram então os dispositivos para funcionamento em 100

Mbps, depois em 1 Gbps e, atualmente, há dispositivos com taxa de transmissão a 10

Gbps.

Redes Locais


54

3 CABEAMENTO DE REDES LOCAIS

Originalmente, as redes locais Ethernet/802.3 foram projetadas para utilizarem

cabos coaxiais como meio de transmissão. Mais tarde, foram surgindo também outras

tecnologias para transmissão de dados, como o par-trançado não-blindado (UTP –

Unshilded Twisted-Pair)easfibrasóticas.

Atualmente, praticamente não se encontram mais redes locais utilizando cabos

coaxiais. O meio de transmissão de dados mais utilizado é o par-trançado e, quando

há necessidade de interligação de prédios ou até mesmo andares de prédios, utilizam-

sefibrasóticas.

Devidoàdificuldadedeinserçãodenovoselementosnarede,principalmente,

bemcomopeladificuldadedelocalizaçãodelocaisderompimentosdecabos,surgiu

a necessidade da criação de um tipo de ligação em rede, onde cada nó é conectado

diretamente a um elemento central, chamado hub. Os computadores são conectados

diretamente ao hub, geralmente utilizando cabos de par-trançado, conforme apresen-

ta a Figura 10.

Figura 10 - Estrutura de redes locais, utilizando cabo par-trançado e hub

Esse esquema é originalmente chamado de 10BASE-T. A seguir, uma explica-

ção dessa nomenclatura:

•“10”significaquearedetemumacapacidadedetransmissãodedadosequi-

valente a 10 Mbps por segundo;

Redes Locais


55

•“BASE”significaqueabandadaredeétipobase,ouseja,quandoumele-

mento está transmitindo na rede, ocupa todo o meio. Outro tipo é a banda lar-

ga, onde o meio de comunicação pode ser fragmentado em freqüências;

•“T”significaqueocabeamentoutilizadoéopar-trançado.

Esse esquema de nomenclatura das redes locais é amplamente utilizado.

4 DIâMETRO DE REDE E DOMÍNIO DE COLISÃO

Hásempreconfusãonos termosde redes locais,principalmente referentea

essesdoistermos:diâmetrodaredeedomíniodecolisãodarede.

Oprimeirotermo,diâmetrodarede,éutilizadoparadesignarocomprimento

total entre os dois nós mais distantes da rede. Veja um exemplo na Figura 11.

Figura 11-Diâmetrodeumaredelocal

Também deve-se levar em consideração que, muitas vezes, para se conseguir

certadistânciaentreosdispositivosderede,faz-senecessárioousoderepetidores

(hubs ou switches). Por exemplo, o comprimento máximo que um cabo par-trançado

pode ter entre dois dispositivos é de 90 metros aproximadamente. Assim, caso se te-

nha um dispositivo ligado a um hub por meio de um cabo de 90 metros e um segundo

dispositivo também conectado a esse mesmo hub, por meio de um cabo de 90 metros,

odiâmetromáximodessaredeéde180metros.

Casosejamutilizadosdois repetidores,essadistânciapodeaumentar.Veja-

mos o seguinte exemplo: um dispositivo conectado a um hub por meio de um cabo

Redes Locais


56

de 60 metros; um segundo dispositivo conectado a um segundo hub por meio de um

cabo de 70 metros; esses dois hubs conectados um ao outro, por meio de um cabo

de80metros.Nessecaso,odiâmetrodaredeé210metros,conformeapresentamos

na Figura 12.

Figura 12-Diâmetrodaredeutilizandodoishubs

Háregrasparaessainterconexãoentrehubs,conhecidacomoregra5-4-3,que

estudaremos a seguir.

O segundo termo, domínio de colisão, serve para representar um segmento

de rede onde dois nós podem provocar uma colisão. Estudamos que em uma rede do

tipo CSMA, nesse caso as redes Ethernet/802.3, dois nós podem escutar, no mesmo

instante, a rede e acharem que está livre para transmissão. Assim, ambas as estações

se comunicam com a rede, causando colisão.

Quando se possui uma rede conectada a um hub, todos os computadores

conectados formam o domínio de colisão dessa rede. Caso sejam conectados mais

dois hubs a essa rede, o domínio de colisão aumenta, agrupando também os demais

computadores que estão conectados aos hubs.

Para que a rede não fique muito congestionada e não aconteçam muitas

colisões e, por conseqüência, reenvio de pacotes e perda de desempenho da rede, é

necessária a aplicação da regra 5-4-3, estudada a seguir.

5 A REGRA 5-4-3

Dispositivos de rede como repetidoras, pontes, chaveadores e roteador geram

atrasos na rede, principalmente porque precisam processar os dados dos pacotes e trans-

miti-losnovamentepelarede,gerandoatrasosdeprocessamento,filaetransmissão.

Redes Locais


57

Como os atrasos gerados pelos hubs ou repetidoras variam entre os fabricantes,

há uma regra de boas práticas na colocação desses dispositivos na rede, conhecida

como regra 5-4-3.

A regra 5-4-3 dispõe que:

•nãoexistammaisdoque5segmentosderededenomáximo500metros

cada segmento;

•nãoexistammaisque4repetidorasconectadasàrede;

•nãotenhammaisde3segmentoscontendocomputadoresconectados.

Quando essa regra não é seguida e são colocados mais de 4 repetidoras na

rede, geralmente problemas relacionados com colisão de pacotes e retransmissões

geram degradação no desempenho da rede.

Algumas alternativas para a colocação de hubs, respeitando a regra 5-4-3

são:

•aumentar a quantidade de portas dos hubs: utilizando hubs colocados em

chassis. Em hubs conectados em chassi, todas as placas ou módulos de por-

tas Ethernet são conectas à mesma unidade de processamento do chassi e se

comportam como se fossem somente um hub repetidor;

•utilizar hubs empilháveis: são dispositivos de hubs conectados um sobre o

outro que, em vez de se conectarem a um chassi, utilizam uma interface pro-

prietária para interligarem-se entre si. Quando interconectados, formam uma

única unidade lógica, ou seja, um hub único.

Os hubs empilháveis são mais baratos, se comparados aos hubs em chassis,

porém possuem uma limitação de quantidade que podem ser empilhados. Esse limite

varia entre os fornecedores, de 3 até 12 hubs empilhados.

A Figura 13 mostra 4 hubs empilhados e a Figura 14 apresenta os dispositivos

ligados em chassis.

Redes Locais


58

Figura 13-Hubsempilháveis3COM

Figura 14 - Dispositivos ligados em chassis CISCO

6 SEGMENTAÇÃO DA REDE E O USO DE SWITCHES

Outra técnica utilizada para resolver o problema de um grande domínio de co-

lisão é a segmentação da rede, também chamada de Ethernet comutada. Para que

aredenãofiquesobrecarregada,enviandotodoequalquerpacoteparatodos,são

utilizados switches para fazer a segmentação da rede. Além de possuir uma velocida-

dedeprocessamentodequadrosmuitorápida,oswitchtemacapacidadedefiltrar

os quadros e enviar somente para a estação de destino, ou para outro switch a ele

conectado, como estudamos na Aula 4.

Como cada porta é tratada independentemente pelo switch, isso reduz o do-

mínio de colisão somente àquela porta. Assim, uma colisão somente pode ocorrer

entre uma porta do switch e o computador a ela conectado. Se essa conexão entre

o computador e a porta do switch for realizada por meio de um canal de transmissão

full-duplex, elimina-se a possibilidade de colisão de pacotes nesse ponto.

Redes Locais


59

7 REDES FDDI E REDES FIBRE CHANNEL

As redes Ethernet foram projetadas para atuarem a uma taxa de transmissão

de dados de 10 Mbps. No início da utilização das redes locais, parecia bom, mas com

o passar dos anos, com o aumento do uso das redes locais e também com o aumento

das aplicações distribuídas na rede, essa velocidade passou a ser um limitante para

as operações.

Foram propostas duas outras redes locais óticas baseadas em anel. Uma cha-

mada de FDDI (Fiber Distributed Data Interface – Interface de Dados Distribuída por

Fibra) e outra Fibre Channel, ou Fiber Channel. Não vamos nos deter a essas redes,

pois ambas não tiveram sucesso. Chegaram a ser utilizadas nos backbones das re-

des, interligando os switches e servidores, porém o custo de operação e gerencia-

mento das estações era muito elevado.

Podem ser encontradas redes Fibre Channel, principalmente em ligações de

storage, que são equipamentos de armazenamento de dados baseados em discos.

8 FAST ETHERNET

Outras tecnologias de redes Ethernet existem nas redes de computadores, a

principal diferença entre elas é a velocidade de transmissão, bem como alguns deta-

lhes em seu cabeçalho. Como as redes FDDI e FibreChannel não obtiveram sucesso,

o comitê IEEE 802.3 se reuniu com o objetivo de padronizar redes mais rápidas e

compatíveis com a rede predominante, a IEEE 802.3 ou Ethernet.

Depois de algumas pesquisas, surgiu um adendo ao padrão IEEE 802.3, co-

nhecido como IEEE 802.3u, chamado por todos de Fast Ethernet. A idéia principal do

Fast Ethernet era manter todos os formatos de quadros, interfaces e regras como as

redes Ethernet. Devido às grandes vantagens do cabeamento utilizando cabos par-

trançados, esse padrão foi baseado somente na utilização de hubs e switches com

cabospar-trançadosoufibrasóticas.Nãoépermitidoousodecaboscoaxiais.

Para não desperdiçar todo o cabeamento já realizado utilizando cabos do tipo

par-trançado categoria 3, o comitê resolveu limitar a velocidade de transmissão do

Redes Locais


60

FastEthernet a 100 Mbps. Assim, foi possível a utilização dos seguintes padrões de

cabos, conforme mostra a Tabela 1.

Tabela 1 - Padrões das redes FastEthernetNome Cabo Distância máxima Observações100 Base-T4 Par-trançado cat 3 100 m 100 Mbps half-duplex, man-

tendo cabeamento atual.100 Base-TX Par-trançado cat 5 100 m 100 Mbps full-duplex.100 Base-FX Fibra ótica 2000 m 100 Mbos full-duplex com

grandesdistâncias.

Com isso, foi possível a rápida expansão das redes FastEthernet, apenas alte-

rando os concentradores das redes, ou seja, os hubs e switches e também alterando

as placas de redes dos computadores para suportar o padrão FastEthernet. Como

não era necessária a alteração dos cabos par-trançados categoria 3, a troca pelos

cabos de categoria 5 foi se realizando aos poucos.

9 GIGABIT ETHERNET

O sucesso das redes locais era tanto, que mal tinha sido proposta a rede Fast

Ethernet, o comitê 802 se reuniu novamente para criar um padrão mais rápido e ainda

compatível com as atuais redes Ethernet e FastEthernet

Nasce então o padrão IEEE 802.3z, um adendo ao padrão IEEE 802.3 para

suportar velocidades de transmissão de 1 Gbps, conhecido como Gigabit Ethernet.

É totalmente compatível com os padrões anteriores de Ethernet, suporta a utilização

dos cabos par-trançados de categoria 5, porém com algumas melhorias, chamado de

categoria 5e e atuando em modo de transmissão full-duplex, o que possibilitou tam-

bém o crescimento das redes Gigabit Ethernet.

Assim, foi possível a utilização dos seguintes padrões de cabos, conforme mos-

tra a Tabela 2.

Redes Locais


61

Tabela 2 - Padrões das redes Gigabit EthernetNome Cabo Distância máxima Observações1000 Base-LX Fibra ótica 550 m 1 Gbps full-duplex em fibra

multimodo1000 Base-SX Fibra ótica 5000 m 1 Gbps full-duplex em fibra

monomodo1000 Base-CX Par-trançado STP 25 m 1 Gbps full-duplex, para uso

em racks1000 Base-T Par-trançado STP 100 m 1 Gbps half-duplex, cabo

UTP cat 5e1000 Base-TX Par-trançado 100 m 1 Gbps full-duplex, cabo UTP

cat 6

10 10-GIGABIT ETHERNET

Aprincípio,osestudosteriamquefinalizarnasredesGigabitEthernet.Depois

disso, somente um novo padrão de protocolos de redes locais. O comitê 802 se reuniu

novamenteeestáfinalizandoestudosnonovopadrãopararedeschamadodeIEEE

802.3ae, conhecido como 10-Gigabit Ethernet, que deve ser compatível com todos os

seus antecessores e ainda suportar velocidades de até 10 Gbps.

Como todas as outras tecnologias Ethernet que surgiram, deve ser utilizada

primeiramente nas linhas de backbone das redes e, à medida que a rede cresce, co-

locadatambémnasestaçõesfinais.

As redes 10-Gigabit devem favorecer a criação de redes metropolitanas e de

longadistância,fazendocomquenãosejamaisnecessárioousodeprotocolostipo

ATMparaligaçõesdelongadistância.Issoéinteressante,poisretiraotempodepro-

cessamento de conversão dos pacotes do tipo Ethernet das redes locais, em pacotes

ATM para a interligação das redes e depois novamente a conversão para Ethernet nas

redes de destino.

Asredes10-Gigabitestãosendoprojetadasparaalcançaremdistânciasdeaté

400km,utilizandofibrasóticas.

Redes Locais


62

SÍNTESE


•Fundamentosdasredeslocais;

•OprotocoloEthernet;

•Cabeamentoderedeslocais;

•Diâmetroderedeedomíniodecolisão;

•Aregra5-4-3;

•Segmentaçãodaredeeousodeswitches;

•RedesFDDIeFibreChannel;

•FastEthernet,GigabitEthernete10-GigabitEthernet.


1) Quanto às redes locais, é incorreto afirmar:

a.Sãorestritasaousopróximo,apoucosmetrosdedistânciaentreosmembros.A

quantidade de dispositivos não pode ultrapassar 15 equipamentos;

b. Interligam computadores de um mesmo prédio ou prédios vizinhos;

c. Possui altas velocidades e baixas taxas de erros;

d.Abrangênciageográficaélimitadaaalgumascentenasdemetros.

2) O protocolo de enlace de rede local mais difundido e utilizado é:

a. ATM

b. Ethernet (IEEE 802.3)

c.WiFi(IEEE802.11)

d. TCP/IP

Redes Locais


63

3) Qual o protocolo de acesso ao meio utilizado pela rede Ethernet?

a. PPP

b. CSMA/CA

c. CSMA/CD

d. Regra 5-4-3

4) Quanto ao padrão FastEthernet 100-Base-T4, descrito no protocolo IEEE 802.3u, é

correto afirmar:

a.Éopadrãoparacomunicaçãoemfibraóticaaté400metros;

b. É o padrão para comunicação full-duplex em cabo UTP categoria 5;

c. É o padrão para comunicação full-duplex em cabo UTP categoria 3;

d. É o padrão para comunicação half-duplex em cabo UTP categoria 3.

5) O nome das redes padrão Ethernet, projetadas pelo comitê 802, com velocidades de

transmissão de 1 Gbps e 10 Gbps, são respectivamente:

a. 1 Gigabit Ethernet e FastGigabit Ethernet;

b. Não existem redes de 10 Gbps Ethernet;

c. Gigabit Ethernet e 10-GigabitEthernet;

d. Ethernet e FastEthernet.

6) Quanto aos meios de transmissão aceitos pelo padrão GigabitEthernet, é incorre-

to:

a. Fibra ótica monomodo;

b. Fibra ótica multimodo;

c. Par-trançado categoria 6;

d. Par-trançado categoria 3.

7) Quanto às redes FDDI e Fibre Channel é incorreto afirmar:

a. São redes de alta velocidade;

b.Utilizamgeralmentefibraóticacomomeiodetransmissão;

c. São amplamente utilizadas em redes locais;

d.Possuemaltaconfiabilidade.

Redes Locais


64

Aula 6

REDES SEM FIO

Caro aluno(a)!

Seja bem-vindo(a) à nossa sexta aula de redes locais. Es-

tudaremos os conceitos e alguns protocolos de redes locais sem

fio.Conheceremos um pouco dessa tecnologia de comunicação

semfioeostiposdeserviçosquepodemserencontradosatual-

mentenasredeslocaissemfio.

Essa aula não irá tratar do estudo das freqüências e modu-

laçãodossinaisparacomunicaçãoemredessemfio,somentedas

características principais de sua utilização.

Bons estudos!

Objetivos da Aula


•DefiniratecnologiaderedesemfioWiFi

•Enumerarastecnologiaspararedeslocaissemfio

Conteúdos da Aula



•RedesIEEE802.11ouWiFi

•Redeslocaissemfio

Redes Locais


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1 INTRODUÇÃO

Se você esteve recentemente em um aeroporto, em um café, em uma biblioteca

ouemumhotel,éprovávelquetenhaatravessadoumaredesemfio.Muitaspessoas

usamaredesemfio,tambémchamadadeWiFiourede802.11,paraconectarseus

computadores em casa. Um número cada vez maior de cidades usa a tecnologia para

fornecer acesso de baixo custo à Internet aos seus moradores. No futuro próximo, a

conexãosemfiopodesetornartãodifundidaquevocêvaipoderacessaraInternet

emqualquerlugareaqualquermomento,semusarfios.

AredeWiFi(Figura15)temmuitasvantagens,sãobaratasefáceisdecons-

truir e também são discretas: a menos que esteja procurando por um lugar para usar

seu notebook, você pode nem notar quando estiver em um ponto de acesso (local de

acesso à Internet).

Figura 15-ComofuncionaaredeWiFi

Redes Locais


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VamoscomeçarcomalgunsprincípiosbásicosdaWiFi.Umaredesemfiousa

ondas de rádio, da mesma forma que os telefones celulares, televisões e rádio. Na

verdade,acomunicaçãoaolongodaredesemfioémuitoparecidacomacomunica-

ção de rádio emissor-receptor. Aqui está o que acontece:

1.oadaptadorsemfioparacomputadortraduzosdadosnaformadeumsinal

de rádio e os transmite usando uma antena.

2.oroteadorsemfiorecebeosinaleodecodifica.Enviaainformaçãoparaa

InternetusandoumaconexãofísicaEthernetcomfios.

O processo também funciona ao contrário, com o roteador recebendo informa-

ção da Internet, traduzindo-a na forma de sinal de rádio e enviando-a para o adapta-

dorsemfiodocomputador.

OsrádiosusadosparacomunicaçãoWiFisãomuitosimilaresaosrádiosusa-

dos para walkie-talkies, telefones celulares e outros aparelhos. Podem transmitir e

receber ondas de rádio e podem converter 1s e 0s em ondas de rádio e convertê-las

novamenteem1se0s.OsrádiosWiFitêmalgumasdiferençasnotáveisemrelação

aosoutrosrádios,principalmenteporquetransmitememfreqüênciasde2,4GHzou

5GHz,consideravelmentemaisaltasqueasfreqüênciasusadasparatelefonescelu-

lares, walkie-talkies e televisões. A freqüência mais alta permite que o sinal carregue

mais dados.

Contantoquetenhamadaptadoressemfio(Figura16),váriosdispositivospo-

dem usar um roteador para se conectar à Internet. A conexão é conveniente, virtual-

menteinvisívelebemconfiável,contudo,seoroteadorfalharousepessoasdemais

tentarem usar aplicativos ao mesmo tempo, os usuários podem sofrer interferências

ou perder suas conexões.

Figura 16-AdaptadorsemfioUSBePCMCIA

Redes Locais


67

2 VANTAGENS DAS REDES SEM FIO

Asredeslocaissemfiopossuemgrandequantidadedeaplicações.Podemos

destacar (ZANETTI, 2007):

•médicoseenfermeirascomdispositivosmóveisobtendo instantaneamente

informações sobre pacientes;

•estudantes,duranteaaula,acessandoaInternetparaconsultaroacervoda

biblioteca;

•administradoresderedeemambientesdinâmicos,podendorealizarmudan-

ças e extensões com muito menos preocupações;

•gruposdeestudoemuniversidades,comfácilacessoetrocadeinformação,

facilitando a aprendizagem;

•administradoresderedeinstalandoredeslocaissemfioemprédiosvelhos

por preços muito mais acessíveis;

•desenvolvedoresdesoftware trocando informaçõescombancosdedados

centrais;

• redes locaissemfio ligandoasestaçõesde trabalhonosandaresdeuma

fábrica e auxiliando na coleta de dados de máquinas;

•executivosemreuniões,tomandodecisõesrapidamente,porquetêmainfor-

mação na ponta de seus dedos;

3 REDES IEEE 802.11 OU WIFI

Um dos grupos de pesquisa do comitê 802 dos IEEE é o 802.11, voltado para

oestudodetecnologiasderedeslocaissemfio,tambémconhecidoscomoWiFi(Wi-

relessFidelity).Essaéatecnologiadominantenasredessemfio,semmuitosconcor-

rentes no momento.

AstecnologiasqueconcorremcomWiFi,hoje,têmobjetivosdiferentes.Veja-se

a tecnologia Bluetooth, por exemplo, que possui um alcance curto e serve mais para

conectar dispositivos para sincronização de dados com baixo consumo de energia,

ou a tecnologia WiMaxqueconsisteemumaredeponto-a-pontodelongadistância

Redes Locais


68

(CELESTINO, 2006).

OWiFivisaasseguraracompatibilidadedosdiversosdispositivosqueutiliza-

vam os três padrões IEEE 802.11, o 802.11a, o 802.11b e o 802.11g (ENGST, 2005).

Todos os padrões IEEE 802.11 possuem regras interoperabilidade com as redes lo-

cais Ethernet, o que facilita muito a sua utilização nas redes locais.

Osdispositivosquerealizamacomunicaçãoviaredesemfiosãoconectados

a um ponto de acesso, conhecido com access point, conectado à rede local através

de um cabo par-trançado não-blindado (UTP). Esses pontos de acesso podem ser

comparados com os concentradores (hubs) das redes locais cabeadas.

Oscomputadoresquenecessitamdeconexãocomaredesemfioprecisam

possuir um adaptador para permitir a comunicação com as antenas localizadas nos

pontosdeacessonasredessemfio.Notequeessepontodeacessodaredesemfio,

quando conectado numa rede Ethernet, tem a função de uma ponte (bridge), porque

estáconectandodoissegmentosdiferentesderedeslocais:umaredesemfio(IEEE

802.11) e uma rede Ethernet (IEEE 802.3), utilizando protocolos de acesso ao meio

totalmente diferentes.

AFigura17mostraumesquemagenéricodeutilizaçãoderedeslocaissemfio,

com notebook acessando um ponto de acesso para ter acesso ao restante de rede.

Figura 17-EsquemagenéricoderedesWiFi

Redes Locais


69

4 OS DIFERENTES PADRÕES DO IEEE 802.11

O padrão IEEE 802.11b foi o primeiro a ser lançado e, entre as vantagens de

utilização, pode ser citado o baixo custo dos equipamentos. A desvantagem está re-

lacionada às baixas taxas de transmissão de dados de padrão, 11 Mbps. Retirando a

sobrecarga dos protocolos e levando em consideração as limitações de hardware, a

taxarealficanafaixaemtornode5Mbps.Outradesvantageméquemuitosoutros

equipamentosutilizamamesmafreqüência,desdetelefonessemfioatémicroondas,

o que acaba resultado em interferência no sinal transmitido.

O padrão IEEE 802.11a possui taxa de transmissão dos dados maior, se com-

parado com o IEEE 802.11b, e também realiza a comunicação em uma freqüência não

muitoutilizada,5GHz.Significaquepossuimenosinterferênciadosinalqueopadrão

IEEE 802.11b. Essas são as grandes vantagens do padrão. Uma grande desvanta-

gem, que faz com o padrão perca espaço para os demais, é a falta de compatibilidade

com os padrões já existentes. Note na Tabela 3 que esse padrão foi desenvolvido

depois do padrão IEEE 802.11b, apesar de seu nome.

O padrão IEEE 802.11g foi desenvolvido para solucionar os problemas de velo-

cidade do padrão IEEE 802.11b e também o problema de falta de compatibilidade do

padrão IEEE 802.11a.

A Tabela 3 mostra a relação entre os três tipos de padrões IEEE 802.11 e sua

relação com o padrão IEEE 802.11b que foi o primeiro a ser lançado e ainda muito

utilizadonasredeslocaissemfio.

Tabela 3 - Padrões IEEE 802.11Padrão Freqüência Taxa de transmissão /

capacidade fluxoCompat ib i l i da -de com o padrão 802.11b

Ano Tendência

802.11b 2,4GHz 11 Mbps / 5 Mbps Sim 1999 Diminuindo nas redes de computadores

802.11a 5GHz 54 Mbps / 25 Mbps Não 2002 Pouca adoção pelas empresas

802.11g 2,4GHz 54 Mbps / 20 Mbps Sim 2003 Grande adoção pelas empresas

Redes Locais


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5 MONTANDO UMA REDE SEM FIO

ComoexplicaBRAIN(2007),sevocêquisertirarvantagemdosredesWiFipú-

blicasoucomeçarumaredesemfioemsuacasa,aprimeiracoisaafazerécertificar-

sedequeseucomputadortemosacessórioscorretosparaconexãosemfio.Amaio-

ria dos novos notebooks e muitos computadores pessoais já possuem transmissores

pararedesemfioembutidos.Seseunotebooknãopossuir,vocêpodecomprarum

adaptadorsemfioqueseconectenoslotdaplacaPCounaportaUSB.Computado-

res de mesa podem usar adaptadores USB, ou você pode comprar um adaptador que

se conecte ao slot PCI (Peripheral Component Interconnect - Interconexão de Com-

ponentes Periféricos) dentro do gabinete do computador. Muitos desses adaptadores

podem usar mais do que um padrão 802.11.

Depoisdeinstalaroadaptadorsemfioeosdrivers,ocomputadordeverádes-

cobrir,automaticamente,asredesexistentes.Aoligá-loemumpontodeacessoWiFi

(Figura 18), o computador informa que a rede existe e pergunta se você deseja se

conectar. Se tiver um computador mais velho, provavelmente você precisará de um

programaparadetectarumaredesemfioeconectar-se.

Figura 18–PontodeacessoparadispositivossemfioWiFi

Poder se conectar à Internet em pontos de acesso públicos é extremamente

Redes Locais


71

conveniente.Asredesdomésticassemfiotambémsãomuitoúteis,permitindoconec-

tar facilmente múltiplos computadores e levá-los de um lado para o outro sem desco-

nectar ou reconectar cabos.

Se você já tem vários computadores ligados em rede em casa, pode criar uma

redesemfiocomumpontodeacessosemfio.Setivervárioscomputadoresquenão

estejam ligados em rede, ou se quiser substituir sua rede Ethernet, vai precisar de um

roteadorsemfio,unidadeúnicaquecontém:

1. uma porta para se conectar com o seu cabo ou modem DSL;

2. um roteador;

3. um hub Ethernet;

4.umfirewall;

5.umpontodeacessosemfio.

UmroteadorsemfiopermiteusarsinaissemfiooucabosdeEthernetpara

conectar computadores uns aos outros, a uma impressora e à Internet. A maioria

dos roteadores cobre cerca de 30 metros em todas as direções, embora as paredes

e portas possam bloquear o sinal. Se sua casa for muito grande, você pode comprar

extensores de alcance ou repetidores (eles são baratos) para aumentar o raio de ação

do seu roteador.

Comoocorrecomosadaptadoressemfio,muitosroteadorespodemusarmais

que um padrão 802.11. Os roteadores 802.11b são ligeiramente mais baratos, mas

são mais lentos que os 802.11a ou 802.11g. A maioria das pessoas escolhe a opção

802.11gpelasuavelocidadeeconfiabilidade.

Conectadoaoroteador,eledevecomeçaratrabalharcomsuasconfigurações

padrão.AmaioriadosroteadorespermiteusarainterfacedaWebparamudarascon-

figurações.Vocêpodeescolher:

•onome da rede,conhecidacomoseuidentificadordeconjuntodeserviço

(SSID).Aconfiguraçãopadrãogeralmenteéonomedofabricante;

•ocanal que o roteador usa. A maioria dos roteadores usa o canal 6 como pa-

drão. Se morar em um apartamento e seus vizinhos também estiverem usando

o canal 6, você pode ter interferência. Mudar para um canal diferente deve

eliminar o problema;

Redes Locais


72

•asopções de segurança do roteador. Muitos roteadores usam um sign-on

padrão de domínio público. É uma boa idéia estabelecer o seu próprio nome

de usuário e senha.

6 SEGURANÇA EM REDES WIFI

Asegurançaéumaparteimportantedarededomésticasemfio,comotambém

sãoospontosdeacessoWiFipúblicos.Sevocêconfiguraroroteadorparacriarum

pontodeacessopúblico,qualquerumquetenhaumaplacasemfiopoderáusaro

seu sinal. É claro que a maioria das pessoas prefere manter os estranhos fora de sua

rede. Para fazer isso, você precisa tomar algumas precauções de segurança.

Para manter a sua rede privada, pode usar um dos métodos seguintes:

•aWired Equivalency Privacy (WEP)usacodificaçãode64ou128bits.Aco-

dificaçãode128bitséaopçãomaissegura.Qualquerumquequiserusaruma

redehabilitadapeloWEPtemdeconhecerachavedoWEP,queégeralmente

uma senha numérica.

•oWiFi Protected Access (WPA)éumavançoemrelaçãoaoWEPeagora

pertenceaoprotocolodesegurançaderedesemfio802.11i.Usacriptografia

deprotocolodeintegridadedechavetemporal.AsegurançadoWPA(comoa

doWEP)envolveinscrever-secomumasenha.Amaioriadospontosdeaces-

sopúblicoséabertaouusatecnologiaWPAouWEPde128bits.

•Afiltragem de endereço MACéumpoucodiferentenoWEPenoWPA.Não

usa senha para autenticar usuários: usa um hardware físico do computador.

Cada computador tem seu próprio endereçoMAC.A filtragemde endereço

MACpermitequeasmáquinascomendereçosMACespecíficosacessema

rede.Vocêdeveespecificarquaisendereçossãopermitidosquandoconfigurar

seu roteador. Esse método é muito seguro, mas se comprar um novo compu-

tador ou se suas visitas quiserem usar sua rede, você vai precisar adicionar os

endereços MAC das máquinas novas à lista de endereços aprovados.

Asredessemfiosãofáceisebaratasdemontar,easinterfacesdaWebdos

roteadores são, na maioria dos casos, virtualmente auto-explicativas.

Redes Locais


73

SÍNTESE


•RedesIEEE802.11ouWiFi

•Redesdelocaissemfio


1) Não é um componente das redes WiFi:

a. Ponto de acesso

b. Antena

c. Switch

d.Placaderedesemfio.

2) É uma característica do padrão IEEE 802.11g:

a.Atuaemvelocidadesdeaté54Mbpsem5GHz;

b.Atuaemvelocidadesdeaté54Mbpsem2.4GHz;

c.Atuaemvelocidadesdeaté10Mbpsem5GHz;

d.Atuaemvelocidadesdeaté10Mbpsem5GHz.

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77

SOBRE OS AUTORES

O professor Eduardo da Silva é mestrando em Ciência da Computação na

UFPR, com estudos na área de segurança em redes móveis. É especialista em Gestão

Empresarial pela FGV/SOCIESC, graduado em Ciência da Computação pela UDESC/

Joinville e técnico em Processamento de Dados pela Escola Técnica Tupy. Tem atua-

do desde 1996 nas áreas de suporte a usuários e redes de computadores. Em 1999,

passouaatuarnaáreadeadministraçãoderedes,emambienteWindowsNT/2000e

Linux. É professor de disciplinas relacionadas a Redes de Computadores, Sistemas

Operacionais e Algoritmos no Instituto Superior Tupy desde 2003. Atua ainda em con-

sultoria, treinamento e cursos de extensão desde 2000. Você pode entrar em contato

com ele pelo endereço de correio eletrônico [email protected].

O professor Marco André Lopes Mendes é Mestre em Ciência da Compu-

tação pela UFSC, Especialista em Redes de Computadores pela UFSC e Tecnólogo

em Processamento de Dados pela UDESC. Seu primeiro contato com a Informática

se deu no Curso Técnico em Processamento de Dados iniciado na ETT em 1989.

Depois disto, já fez análise de sistemas e desenvolveu softwares, administrou redes

de computadores e trabalhou com suporte ao cliente, entre outras coisas. É professor

de disciplinas relacionadas a Redes de Computadores, Sistemas Operacionais e Pro-

gramação tanto no curso superior quanto no ensino técnico, desde 1995. Atua ainda

em consultoria, treinamento e cursos de extensão desde 1992, tendo desenvolvido

vários materiais didáticos e apostilas ao longo deste período. Você pode contactá-lo

pelo endereço de correio eletrônico [email protected]. Para saber mais sobre o

Prof. Marco André Lopes Mendes, faça uma pesquisa pelo nome dele no Google.

Redes Locais


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Copyright © Tupy Virtual 2007

Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida por qualquer meio sem a prévia autorização desta instituição.

Autores: Eduardo da Silva / Marco André Lopes Mendes

Redes Locais: Material didático / Eduardo da Silva / Marco André Lopes Mendes

Design institucional: Thiago Vedoi de Lima; Cristiane de Oliveira - Joinville: Tupy Virtual, 2007

Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Universitária Tupy Virtual

Créditos

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Diretor GeralSandro Murilo Santos

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Revisora PedagógicaNádia Fátima de Oliveira

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Raimundo Nonato Gonçalves RobertWilson José MafraThiago Vedoi de LimaCristiane OliveiraJanae Gonçalves Martins

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Equipe Didático-PedagóciaEduardo da Silva

Marco André Lopes Mendes

EDIÇÃO – MATERIAL DIDÁTICO

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Marco André Lopes Mendes

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Ilustração CapaThiago Vedoi de Lima

Projeto GráficoEquipe Tupy Virtual

Revisão OrtográficaNádia Fátima de Oliveira

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Apostila redes locais de computadores