Cabeamento para redes locais e WANs

Camada física de rede local

» Ethernet

A rede Ethernet nasceu de pesquisas da Xerox e alguns anos depois ela se uniu à DEC e à Intel para criar em 1978 um padrão para uma rede de 10 Mbps, chamado padrão DIX. Em 1983, com duas modificações, o DIX se tornou o padrão IEEE 802.3.

Anos mais tarde, surgiu a 3Com, fornecendo equipamentos adaptadores Ethernet destinados a computadores pessoais. A 3Com vendeu mais de 100 milhões desses equipamentos nos primeiros anos de existência.

O desenvolvimento da Ethernet é permanente. Novas versões surgiram como a FastEthernet (100 Mbps), a GigabitEthernet (1000 Mbps ou 1 Gbps) e a velocidades ainda mais altas, como 10 Gbps.

Os tipos mais comuns de cabos para uma rede local Ethernet são:

Comparação entre o Modelo OSI e o Modelo IEEE 802

Esse modelo, o IEEE 802, abrange as duas camadas inferiores do modelo OSI.

Conforme já vimos na descrição do modelo OSI, a camada física tem como função a especificação da características mecânicas (pinagem, tipo de conector, etc.), físicas (elétrica, eletromagnética, óptica, etc.), funcionais (função e descrição de cada pino) e dos tipos de transmissão (analógica ou digital, síncrona ou assíncrona, modulação, codificação, etc.).

Lembrando que esta camada é responsável pela transmissão de bits através de vários meios distintos.

A camada de enlace do modelo OSI é subdividida em duas camadas no modelo IEEE 802: a LLC (Logical Link Control) e a MAC (Media Access Control)

* Meios Ethernet, requisitos de conectores e meios de conexão

A subdivisão da camada física consiste em:

DTE (Data Terminal Equipment) – Equipamento onde é terminada a conexão física para uma transmissão de dados. Dependendo da função exercida pelo equipamento, podemos dar como exemplo roteadores ou computadores.

MAU (Medium Attachment Unit) – É um dispositivo acoplado entre um DTE e o meio de transmissão de uma rede local.

PLS (Physical Signaling Sublayer) – responsável pelo acoplamento lógico e funcional da
camada MAC com a MAU.

AUI (Attachment Unit Interface) – interliga a MAU ao DTE (se estiverem separados). Consiste em cabos, circuitos lógicos e conectores.

PMA (Physical Medium Attachment) – É a parte lógica da MAU.

MDI (Medium-Dependent Interface) – É a interface física, seja elétrica, óptica ou mecânica, que liga o meio à MAU.

Quanto ao tipo de conector mais utilizados, atualmente, podemos dizer que é o RJ-45.

* Implementação de cabos UTP

Os cabos UTP (Unshielded Twisted Pair) são amplamente utilizados nas redes ethernet. Possuem 8 fios fixados a um conector RJ-45, em cada uma das suas extremidades.

Agora veremos as configurações mais utilizadas para rede.

* Cabo Direto (Straight-Through)

O cabo direto possui este nome devido a sua pinagem, interliga o pino 1 de uma extremidade ao pino 1 da outra, e assim sucessivamente. Conforme figura abaixo:

Ele é utilizado para interligar os seguintes equipamentos:
Roteador ao Switch ou Hub.
Computador ao Switch ou Hub.

* Cabo Cruzado (Crossover)

O cabo crossover é utilizado para interligar os seguintes equipamentos:

· Roteador ao Roteador.
· Computador ao Computador.
· Switch ao Switch.(*)
· Hub ao Hub.(*)

(*) Para esses dispositivos existem, em alguns modelos, a opção de uma porta especial que aceita o cabo direto.

* Cabo Rollover

O cabo Rollover é utilizado na porta console dos dispositivos, quando queremos realizar uma configuração ou manutenção local no equipamento (roteadores, switches, computadores, etc.).

* Repetidores e Hubs

Como já mencionamos, esses dispositivos tem a função de amplificar e regenerar o sinal.

Atuam na camada Física do modelo OSI e na camada de Acesso à Rede na arquitetura TCP/IP.

Geralmente, são utilizados para diminuir as restrições de distância, ocorridas pelas perdas do meio físico.

São transparentes à camada MAC.

Não isolam o tráfego, portanto são vulneráveis à colisões.

* Acesso Sem-fio

A conectividade por meio de uma rede sem fio necessita de uma placa de rede sem fio e um AP (Access Point), compatíveis entre si.

* Pontes (Bridges) e Comutadores (Switches)

Permitem interconectar redes independentemente do meio de transmissão.

Atuam na camada de Enlace do modelo OSI e na camada Acesso à Rede na arquitetura TCP/IP.

Possuem a capacidade de isolar o tráfego, evitando a ocorrência de colisões, criando o conceito dedomínios de colisão. Enquanto um hub possui um domínio de colisão, um switch pode criar vários domínios de colisão, assunto que será visto em detalhes no capítulo 7.

Vantagens das bridges:

· Conversão de formato do quadro, para tecnologias diferentes.
· Compatibilização entre redes que operam com o mesmo tipo de quadro em taxas de transmissão diferentes.
· Segurança entre os segmentos de rede, através do controle de endereços físicos.
· Capacidade de prover caminhos redundantes.

Os switches recebem os quadros (frames) por uma porta, armazena-os, consulta a sua tabela, e encaminha-os para a porta de destino.

Possuem a característica de divisão de banda por porta. Ao contrário de um hub, que compartilha a banda entre suas portas, o switch reserva uma banda para cada porta.

Suas principais características são:

· Tecnologia da porta: Ethernet, FastEthernet, GigabitEthernet, Token Ring, FDDI, etc.)

· Características de Armazenamento (Buffers): Para operar com taxas de transmissão distintas, o switch necessita realizar o armazenamento temporários dos dados.

· Métodos de encaminhamento de pacotes: O Store-and-forward e o Cut-through são dois exemplos. No método Store-and-forward todo quadro é armazenado e é analisada a integridade do dado, se correto é realizada a consulta à tabela de endereços MAC ( MAC address table) para determinar a porta de destino. No caso de erro, o quadro é descartado. No método Cut-through a consulta à tabela é iniciada no recebimento do quadro e o envio é imediato. O que pode causar o envio de quadros com erros, e retransmissões pela camada de transporte.

· Arquitetura de Backplane: Pelo barramento central do switch (Backplane) trafegam os dados provenientes das portas. Para controlar esse tráfego existem dois métodos: o Round-robin (varredura seqüencial das portas) e o de Prioridade.

* Conectividade do Host

Host é o nome que damos ao computador, seja ele uma estação de trabalho ou um servidor. Para estabelecermos a conectividade de um host a uma rede necessitamos que o mesmo possua uma interface de rede, seja por cabo ou wireless, dependendo da estrutura da rede a qual se quer conectar. A interligação de um host com um switch ou um hub é feita por meio de um cabo direto (Straight-Through).
 

* Comunicação Ponto-a-Ponto e Cliente/Servidor

A comunicação ponto-a-ponto (peer-to-peer) é realizada por intermédio de cabos crossover, sejahost-a-host ou roteador-a-roteador.

A estrutura Cliente/Servidor consiste em que um host que possui aplicações capazes de fornecer serviços, servir (o servidor) enquanto o outro host (o cliente) se conecta ao servidor, acessa e faz uso desses serviços. Exemplo: HTTP (para acesso a páginas Web), FTP (para transferência de arquivos), DNS (para resolução de nomes da Internet), SMTP/POP3 (para acesso aos e-mails), etc..

> Cabeamento de WANs

* Camada física de WAN

A camada física utilizada em uma WAN possui uma gama muito grande de possibilidades.

Temos vários tipos de redes WAN, disponibilizadas comercialmente pelas operadoras de telecomunicações.

As tecnologias mais conhecidas são: Frame-Relay, ATM, SDH, RDSI (ISDN), ADSL e Cable TV.

Portanto, para decidirmos qual meio físico será utilizado deveremos antes decidir qual tecnologia é a mais adequada para a empresa e o serviço que será prestado por meio dela.

Dentre os cabeamentos mais utilizados para a comunicação de redes de longa distância, atualmente, a fibra óptica se destaca.

* Conexões seriais de WAN

A seguir temos uma tabela com as estruturas de transmissão.

ANSI – American National Standards Institute
ETSI – European Telecommunications Standards Institute
ITU-T – International Telecommunications Union - Telecommunication Standardization Sector
UNI – User Network Interface
NNI – Network to Network Interface
PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy
SDH - Synchronous Digital Hierarchy

Para as comunicações seriais, podemos ligar um roteador a um modem e este a rede de uma operadora de telecomunicações através de uma ligação ponto-a-ponto por meio de uma LP (Linha Privativa, Leased Line), ou diretamente a uma rede de serviços da operadora (por exemplo, uma redeFrame-Relay).

* Roteadores e Conexões Seriais, ISDN BRI, DSL e CableTV

Para as comunicações seriais ponto-a-ponto os cabos mais utilizados entre o roteador e o modem (CSU/DSU - Channel Service Unit/Data Service Unit) são os seguintes: EIA/TIA-232, EIA/TIA-449, V.35, X.21 e EIA-530. Os protocolos mais utilizados para esse tipo de conexão são: o PPP (Point-to-Point Protocol), padrão de mercado, e o HDLC (High-Level Data Link Control), protocolo proprietário da Cisco.

Quando é contratado o serviço de uma rede é realizada toda gestão da comunicação de dados pela operadora de telecomunicações (controle de tráfego, banda, prioridade, taxa de erro, etc.).

Denominamos essas ligações, entre os dispositivos, de links.

Em um link de baixa taxa de transmissão, teremos uma conexão ponto-a-ponto até a central telefônica, no chamado POP (Point of Presence, ponto de presença) onde a rede da operadora trata e encaminha os dados.

Em um link de alta taxa de transmissão a conexão pode ocorrer através de fibra óptica, por exemplo, sem a necessidade do uso de um modem.

A seguir temos figuras com essas representações.

Continuando, podemos exemplificar outros tipos de conexões como: as redes RDSI (Rede Digital de Serviços Integrados, ISDN-Integrated Services Digital Network), DSL (Digital Subscriber Line), e redes de TV a cabo (Cable TV).