Redes - Equipamentos

Equipamentos

Além das estruturas e classificações de rede que já mencionamos anteriormente, existem diversos equipamentos que podem ser utilizados nas redes de computadores. Se você olhar para as redes em barra, por exemplo, você verá que eles não são obrigatórios. Também é possível criar um tipo especial de rede sem fio, conhecida como AdHoc, sem nenhum equipamento adicional, onde cada computador se liga ao outro diretamente. Entretanto, a maior parte das redes, seja cabeada ou wireless, utiliza algum dos equipamentos descritos a seguir.

Repetidores

Saiba que existe um limite para o comprimento máximo do cabo que podemos utilizar nas redes de computadores, devido principalmente à atenuação, que é a perda de potência do sinal. Podemos aumentar o comprimento do cabo se utilizarmos um repetidor, que é um dispositivo que amplifica o sinal. Portanto, não podemos simplesmente colocar quantos repetidores quisermos. Para cada tipo de rede existem regras que determinam a quantidade e a distância entre eles. É importante você observar que os repetidores não compreendem o formato dos quadros transmitidos, como fazem os switchs, eles os enxergam apenas como uma sequência de bits. Portanto, o repetidor apenas amplifica o sinal que representa cada bit recebido. A Figura 8 mostra um repetidor para um cabo coaxial.

Figura 8 – Repetidor para cabo coaxial

HUB

Um Hub é definido como sendo um repetidor multiporta, o que significa dizer que um hub é um dispositivo que possui uma barra interna e possui várias portas (conectores) para acesso a ela. Cada porta funciona como um repetidor. A Figura 9 mostra um hub. Todos os equipamentos ligados ao hub funcionam como se estivessem ligados em uma topologia em barra, apesar de fisicamente a rede parecer com uma estrela. Por isso, quando um quadro de dados é enviado por uma máquina para outra, ele é retransmitido em todas as portas do hub, e, portanto, chegará a todas as máquinas. Vale lembrar que quando um quadro chega a uma placa de rede, ela verifica se o quadro é realmente destinado a ela. Se for ela recebe e se não for ela o descarta. O desempenho das redes que utilizam hub é relativamente baixo porque uma vez que ele funciona como uma barra, só pode haver uma máquina transmitindo por vez.

Figura 9 –Transmissão utilizando um hub

Existem hubs que suportam mais de um tipo de cabo. Nesses casos, normalmente a maior parte das portas é de um tipo de cabo e existe uma ou duas portas de outro tipo. O caso mais comum são hubs com todas as portas para cabos UTP, mas, existem modelos que possuem também portas para cabo coaxial ou fibra ótica. As configurações mais comuns em termos de número de portas são: 8, 12 e 24 portas.

Ponte

Um dado quadro é transmitido em um barramento, ele é propagado por toda a barra, ocupando o cabo e fazendo com que apenas uma máquina possa transmitir por vez. Isso limita o número total de máquinas na rede, pois quanto mais máquinas existem na rede maior a demora para se ter o direito de transmitir. Para reduzir esse problema, surgiram as pontes. Elas são equipamentos com duas placas de rede que dividem a rede em dois segmentos e aprendem os endereços de cada segmento. Desse modo, quando um quadro é transmitido em um segmento, ele só é repassado para o outro segmento se o endereço de destino do quadro pertencer a uma máquina do outro segmento. Observe que diferente dos repetidores e dos hubs, a ponte precisa entender o formato dos quadros para poder obter o valor do endereço que está contido neles. A Figura 10 ilustra uma rede dividida em dois segmentos, A e B. A ponte existente nessa rede permite que uma máquina do segmento A esteja transmitindo para outra desse mesmo segmento, enquanto uma máquina do segmento B também esteja transmitindo para outra daquele mesmo segmento. Com isso, o desempenho da rede melhora bastante.

Figura 10 –Dividindo uma rede em dois segmentos com uma ponte.

Switch

Um switch pode ser definido como uma ponte multiporta. Ou seja, uma ponte que ao invés de ter apenas duas interfaces, possui várias interfaces e divide a rede em vários segmentos, tantos quanto forem o número de portas. Fisicamente, um switch parece com um hub. Olhando para os dois, você não consegue diferenciar um do outro. O que muda é o modo como eles funcionam. Enquanto, o hub é apenas um equipamento que repete os sinais recebidos em todas as suas portas, e não entende sequer o formato de um quadro, o switch já é um equipamento mais “inteligente”. O switch entende o formato dos quadros e aprende tanto o endereço de cada máquina conectada nele como a porta onde ela está. Ele guarda essas informações em uma tabela que ao se ligar o switch está vazia e vai sendo preenchida à medida que as máquinas vão transmitindo informações.  Desse modo, enquanto o hub propaga cada quadro recebido em todas as portas, o switch propaga um quadro recebido apenas na porta onde a máquina de destino está conectada. Com isso, é possível ter ao mesmo tempo várias máquinas se comunicando, desde que estejam cada uma em um porta diferente. Por isso, o desempenho das redes que utilizam switch é bastante superior a das redes que utilizam hubs. A Figura 11 ilustra uma rede utilizando switch, onde as máquinas A e E estão se comunicando ao mesmo tempo em que as máquinas B e F.

Figura 11 – Comunicação utilizando um switch.

O termo switch significa comutador, exatamente porque ele conecta a porta por onde o quadro foi recebido apenas com a porta por onde o quadro deve ser retransmitido. É importante lembrar que caso você desconecte uma máquina de uma porta do switch e conecte em outra, ele irá detectar isso e atualizar sua tabela para refletir o fato de que o endereço da máquina está associado a outra porta. Do mesmo modo que os hubs, existem modelos de switchs que suportam mais de um tipo de cabo, ou seja, possuem portas de um tipo de cabo e portas de outro tipo de cabo. O mesmo se aplica no que diz respeito a velocidades. É muito comum switchs com diversas portas de 100Mbps e duas portas 1000Mbps, por exemplo. Essas portas de mais alta velocidade, ou para um tipo de cabo diferente, normalmente são utilizadas para interligar dois switchs ou conectar servidores. É importante que você saiba que quando dizemos que uma porta do switch suporta uma dada velocidade, isso normalmente significa que ela também suporta as possíveis velocidades inferiores. As redes Ethernet, por exemplo, podem trabalhar a 10 Mbps, a 100 Mbps ou a 1000Mbps. A forma correta de dizer que uma porta suporta as velocidades de 10 e 100 Mbps é dizer que a porta é 10/100Mbps. Essa barra indica que o switch é capaz de trabalhar com as duas velocidades e que ele automaticamente se configura para trabalhar na maior velocidade suportada pelo equipamento que estiver conectado na porta. O mesmo se aplica às placas de rede. Em uma rede, podemos utilizar tanto hubs quanto switchs interligados. São equipamentos compatíveis, que funcionam em conjunto. Podemos, por exemplo, ter um hub conectado a um switch, que por sua vez está conectado a outro hub (ou outro switch). É preferível utilizar apenas switchs, pois eles fornecem um melhor desempenho. Entretanto, como são equipamentos mais caros que os hubs, a diferença de preço no mercado entre os dois é que vai acabar determinando quais serão utilizados quando você for instalar uma rede. Felizmente, o preço dos switchs tem caído consideravelmente e esses equipamentos estão sendo cada vez mais utilizados. Os modelos mais comuns possuem 8, 12 ou 24 portas UTP com velocidades de 100Mbps, podendo vir também com algumas portas de 1Gbps (1000Mbps). As portas dos hubs e dos switchs possuem luzes que servem para indicar algumas informações a respeito do seu funcionamento e do equipamento conectado na porta. O significado exato das luzes pode variar de modelo para modelo, o quadro 1 mostra um esquema muito utilizado. Esse quadro supõe um switch onde as portas utilizam cabo UTP e podem funcionar a 10 Mbps ou a 100Mbps, ou seja, são portas 10/100Mbps. Luz referente a uma porta Significado Laranja Máquina conectada a 10 Mbps Verde Máquina conectada a 100 Mbps Verde ou amarela piscando Dados estão sendo transmitidos ou recebidos pela porta (a velocidade é indica pela cor). Quadro 1 - Exemplo do significado das luzes em um switch Para muitos modelos, a observação dessas luzes é a única forma de obter alguma informação do switch. Entretanto, para redes mais complexas, isso não é suficiente, pois, além do switch poder estar fisicamente longe da pessoa que administra a rede, várias outras informações podem ser necessárias além das mostradas no quadro 1. Entre elas, podemos citar a verificação do número de quadros recebidos com erro na porta, ou o volume total de dados transferidos em um determinado período de tempo. Existem modelos de switchs (e hubs) que permitem que essas informações sejam obtidas remotamente através de qualquer outro computador da rede. Esses modelos são chamados de gerenciáveis e, embora custem mais caro que os modelos comuns, são indispensáveis para garantir o bom funcionamento de uma rede, pois permitem a identificação dos problemas de modo mais rápido e eficiente.

Modem

Nas redes de computadores, a transmissão de dados através de cabos coaxiais, par trançado e fibra ótica, ou wireless, é feita enviando sinais digitais. Entretanto, às vezes pode ser interessante transmitir sinais analógicos, por exemplo, quando se quer enviar os sinais através de linhas telefônicas.  Para isso, são utilizados equipamentos chamados Modens ligados ao computador. O modem converte o sinal digital do computador em sinal analógico e o envia pelo fio. Do outro lado do fio, deve ter um outro modem que recebe o sinal, o transforma novamente em digital e o repassa ao computador. O termo modem vem exatamente de MOdulador/DEModulador, que significa conversor (analógico/digital). Semelhante às placas de rede, fisicamente um modem pode ser um chip na placa mãe do computador, um dispositivo USB, uma placa PCMCIA, uma placa PCI etc. Adicionalmente, um modem também pode ser um equipamento externo. Os modens são muito utilizados para acesso residencial à Internet, embora esse tipo de conexão venha sendo substituída por conexões de velocidades mais elevadas, como Cabo, ADSL ouWireless. A velocidade típica dos modens residenciais é de 56Kbps. A Figura 12a mostra um modem externo e a 12b uma placa de fax modem.

Figura 12 – (a) Modem Externo (b) placa de rede

Juntamente com os roteadores, que serão apresentados na próxima seção, os modens também são bastante utilizados para interligar redes separadas geograficamente, por exemplo, interligar as redes de dois prédios geograficamente distantes dentro de uma cidade. Normalmente, a interligação de matrizes e filiais de empresas utilizam modens para fazer a conexão. Entretanto, enquanto os modens utilizados nas casas dos usuários para acesso à Internet utilizam linhas de telefone convencionais e, portanto, precisam discar para fazer a conexão, esses modenstrabalham de modo diferente. Além de suportarem velocidades maiores, eles usam linhas exclusivas para interligar os dois pontos, portanto, não é necessário realizar a discagem. A conexão permanece ativa 24 horas por dia, por isso, esse tipo de enlace é chamado de link dedicado. Evidentemente, o modo de cobrar pelos serviços é diferente. No acesso discado, se cobra por minutos conectados, enquanto no acesso dedicado se paga um valor mensal fixo, que depende da velocidade contratada e da distância entre os pontos. As velocidades dos links dedicados normalmente vão até 2Mbps, podendo-se agrupar vários links para atingir velocidades maiores. Além dos modems que discutimos até agora que utilizam cabos para se conectarem, existem também o modem 3G, que trabalha com a rede celular e não utiliza fios. Esses modems normalmente são placas USB inseridas no computador e fornecem velocidades bem superiores aos 56 Kbps, como, por exemplo, 1Mbps. A tarifação para utilização do serviço oferecido pela operadora de celular é normalmente baseada na velocidade de conexão e na quantidade de informações que pode ser transferida por mês. Normalmente, é cobrado um valor mensal fixo e um adicional por cada MegaByte transferido além do limite estabelecido pelo plano do usuário.

Roteador

Como você deve imaginar, nem todos os computadores do mundo estão ligados na mesma rede. Na verdade, mesmo em uma empresa podem existir várias redes conectadas entre si. Do mesmo modo, as redes de várias empresas diferentes podem ser interconectadas. Afinal, a Internet nada mais é do que isso, ou seja, um número muito grande de redes espalhadas pelo mundo, todas interconectadas. O roteador é o equipamento que faz a interligação de diferentes redes. Cada roteador pode ligar duas ou mais redes e essas redes podem ser da mesma tecnologia, como Ethernet, ou de tecnologias diferentes, como Ethernet e ATM, por exemplo. O roteador, portanto, é o equipamento que demarca a fronteira de uma rede. Desse modo, entendemos que equipamentos interligados através de switchs e hubs fazem parte de uma mesma rede. Equipamentos interligados através de roteadores fazem parte de redes diferentes. A Figura 13 ilustra esse fato. Você estudará as funções de um roteador detalhadamente em aulas futuras desta disciplina.

Figura 13 –Utilização de roteadores para interligar redes

Antenas

O alcance de um sinal de rádio depende da potência com que ele é gerado e da forma como a antena o transmite em termos da região do espaço utilizada. Uma medida importante para analisar o alcance do sinal de uma antena chama-se “Ganho” e é medido em dBi. Quanto mais alto o valor do ganho, maior o alcance do sinal. Exemplos de valores de Ganho são: 2dBi e 8dBi. No que diz respeito à região do espaço utilizada pelos sinais transmitidos pela antena, existem antenas omnidirecionais, direcionais e setoriais. As omnidirecionais transmitem o sinal em 360 graus. A vantagem dessas antenas é que a área de cobertura do sinal abrange a região formada por um raio circular, até uma certa distância da antena, que depende do ganho da mesma. Quando se deseja a comunicação apenas entre dois pontos é melhor utilizar uma antena que propague os sinais apenas em uma determinada região do espaço, ou seja, com um ângulo bem menor que os 360 graus. Essas antenas são chamadas de direcionais. Existe ainda um tipo de antena intermediário entre as direcionais e as omnidirecionais, que são as setoriais. O sinal gerado por elas pode abranger um ângulo de, por exemplo, 90 graus ou 120 graus. A Figura 14 ilustra a área de cobertura das antenas omnidirecionais e direcionais.

Figura 14 – Antena Omini e antena direcional Fonte: Fonte: <http://www.mundomax.com.br/blog/informatica/como-comprar-a-antena-wireless-certa/>. Acesso em: 20 maio 2010.

Access Points

Os Access Points (também chamados simplesmente de AP) são equipamentos que fornecem o acesso sem fio a outros equipamentos, como um notebook por exemplo. O Access Point possui duas interfaces de rede, onde uma delas é conectada a uma rede cabeada e a outra é utiliza para as conexões dos outros dispositivos sem fio. Os APs podem funcionar como um roteador, ou como uma ponte. No primeiro caso, os equipamentos da rede cabeada e da rede sem fio pertencem a redes diferentes, mas que podem se comunicar. No caso do AP funcionar como uma ponte, todos os equipamentos pertencem à mesma rede. Existem modelos que trabalham de um modo e modelos que trabalham do outro. A Figura 15 mostra como um AP é utilizado.

Figura 15 – Utilização de um Access Point Fonte: autoria própria

As antenas dos Access Points são omnidirecionais uma vez que eles devem fornecer cobertura de sinal para qualquer região próxima a ele. Entretanto, as antenas que vêm com esses equipamentos têm um baixo ganho, pois normalmente são utilizadas para alcances pequenos, como a área dentro de uma residência, por exemplo. Para empresas que desejam fornecer uma ampla área de cobertura dentro das suas instalações, normalmente são utilizados vários Access Points. Nesse caso, é interessante utilizar modelos que permitam a substituição das antenas por outras de maior ganho. Com isso, é possível aumentar a área de cobertura de cada Access Poin,e, portanto, reduzir o número total desses equipamentos necessários na rede da empresa. Os Aps que atuam como roteadores muitas vezes são também utilizados para criar um link de rádio entre redes geograficamente separadas, por exemplo, a matriz e uma filial de uma empresa. Nesse caso, é comum a substituição das antenas omnidirecionais por direcionais, que têm maior alcance, uma vez que os únicos equipamentos que farão parte dessa rede sem fio são os dois roteadores.

Cabeamento estruturado

Imaginamos que você já tenha se deparado com alguma situação, seja em algum filme visto na TV, seja na sua própria casa ou em alguma empresa que você já tenha visitado, onde os cabos dos equipamentos de Informática formam grandes emaranhados, sem nenhuma arrumação, e deve perceber que mexer ali seja para o que for não é nada agradável ou fácil. Pois bem, devido ao grande crescimento do uso das redes locais de computadores e dos inúmeros novos serviços e mídias, como voz, dados , teleconferências, Internet entre outros, que a cada dia aumenta a quantidade de equipamentos e cabos espalhados pelas salas e CPDs(Centrais de Processamento de Dados) surgiu a necessidade de estabelecer critérios para ordenar e estruturar o cabeamento dentro das empresas. Por volta de 1991, a associação EIA/TIA (Eletronic Industries Association /Telecommunications Industry Association) propôs a primeira versão de uma norma de padronização de fios e cabos para telecomunicações em prédios comerciais, denominada de EIA/TIA-568, cujo objetivo básico era: implementar um padrão genérico de cabeamento de telecomunicações a ser seguido por fornecedores diferentes; estruturar um sistema de cabeamento dentro dos prédios e entre os prédios com produtos de fornecedores distintos; estabelecer critérios técnicos de desempenho para sistemas distintos de cabeamento baseados em aplicações. O fato de não haver uma padronização e que cada sistema usasse seu próprio sistema de cabeamento tornavam as coisas caras e as manutenções muito mais trabalhosas, pois os sistemas eram isolados. O conceito de cabeamento estruturado baseia-se na disposição de uma rede de cabos, com integração de serviços de dados e voz, que facilmente pode ser redirecionada por caminhos diferentes, no mesmo complexo de cabeamento, para fornecer um caminho de transmissão entre pontos da rede distintos. Um Sistema de Cabeamento Estruturado EIA/TIA 568A é formado por seis subsistemas, de acordo com a Figura 16.

Figura 5 – Sistema de cabeamento estruturado EIA/TIA 568 Fonte: Fonte: <http://www.rnp.br/newsgen/9806/cab-estr.html>. Acesso em: 20 maio 2010. Fonte: UFRN, 2014 Pronto! Pronto!