equipamentos e acessórios para redes. capítulo 1 componentes de uma rede

Equipamentos e Acessórios para

redes

Capítulo 1

Componentes de uma Rede

Componentes de uma redeComponentes de uma rede

• Uma rede é um sistema composto de um arranjo de componentes:

– Cabeamento

– Hardware

– Software

O cabeamento

• É a infra-estrutura mais comum para o encaminhamento dos sinais de comunicação entre os componentes da rede.– O cabeamento normalmente concentra a maior parte das

falhas típicas em um ambiente de comunicação de dados• Estatísticas apontam que mais de 85% dos problemas em redes

estão relacionados ao cabeamento.

• Deve ser a primeira preocupação em um projeto de LAN.


Hardware

• Dispositivos Terminais– Servidor de rede;

– Estações de trabalho;

– Impressoras;

• Dispositivos de Comunicação– Placas adaptadoras de rede (NIC - Network Interface Card);

– HUBs;

– Switches;

– Roteadores e Appliances (VPN Routers, por exemplo);

– Gateways VoIP etc.


Software

• Tipicamente, o principal programa ou conjunto de programas de uma rede é o sistema operacional de rede local (NOS - Network Operating System):– Viabiliza o compartilhamento de recursos de hardware e

software;

– Autentica os usuários;

– Redireciona as solicitações das estações para os recursos de rede compartilhados;

– Implementação de serviços típicos como DHCP, correio eletrônico, impressão etc.


Capítulo 2

Equipamentos para Redes e Aplicações

Repetidores RegenerativosRepetidores Regenerativos • Atuam na camada física

– Garantem ampliação do alcance típico dos meios físicos;– Regeneram os sinais recebidos, recuperando suas

características originais.

• São dispositivos transparentes em termos de protocolos superiores– O repetidor interpreta apenas os bits que constituem as

mensagens, não entendendo o seu significado, endereços etc.

• Obedecem a critérios específicos– Normas limitam o número, alcance e quantidade de

dispositivos que podem ser interligados.

• Constituem o “coração” dos HUBs.

Equipamentos para Redes Equipamentos para Redes

RepetidoresRepetidores

RepetidoresRepetidores

• Alguns exemplos de Repetidores:– MTU Multiport Transceiver Unit - 10BASE-5;– MRU Multiport Repeater Unit - 10BASE-2;

• Com o aumento do número de estações, surgiram repetidores com múltiplas portas, também chamados de concentradores, com suporte a diversos protocolos físicos:– 10BASE-T;– 10BASE-5;– 10BASE-2.

Equipamentos para Redes Equipamentos para Redes

• Conectam vários dispositivos, criando um único segmento de rede, baseados em um ou mais protocolos físicos (cabos UTP e fibra ótica, por exemplo);

• Em termos funcionais, sua operação é similar a de um repetidor, regenerando o sinal recebido, que é entregue para todas as demais portas do HUB.

Concentradores ou HUBSConcentradores ou HUBS Equipamentos para Redes Equipamentos para Redes

HUBs HUBs

Placas de redes dos servidores

Patch Panel – Distr. Cabeamento

Aplicações Típicas dos Hubs Aplicações Típicas dos Hubs

Evolução dos HUBs

• Os HUBs Ethernet surgiram por volta de 1984, com a função básica de conectar vários dispositivos, formando um único segmento de rede local;

• Mais tarde, alguns modelos passaram a atuar como agentes SNMP, permitindo o gerenciamento remoto dos mesmos. Tais equipamentos eram conhecidos no mercado como “HUBs inteligentes”;

• Na verdade, o gerenciamento envolve apenas a capacidade do dispositivo de informar o seu status à estação de gerenciamento, e também permitir que o gerente da rede atue sobre o mesmo, habilitando e desabilitando recursos.

Funcionalidades Típicas dos HUBs

• Além do gerenciamento, alguns HUBs permitem recursos adicionais:– Segmentação: permitem a divisão das

portas do HUB em grupos isolados, separando dispositivos em segmentos de rede diferentes;

– Empilhamento: permite a ampliação do número de portas suportada pelo HUB, através do empilhamento de outras unidades com cabos proprietários, sem perda de performance.

• Não confundir com o cascateamento !

Associando Hubs Associando Hubs

Empilhamento:• Cabos Proprietários• Alta Performance

Cascateamento:• Cabos Convencionais• Atentar para porta MDI/MDI-X;• Performance associada à

capacidade da porta, e à topologia.

Gargalo de Rede ou Bottleneck Gargalo de Rede ou Bottleneck

Ponto de gargalo

Conexões com vários pontos

O que gera o gargalo?• Muitos dispositivos têm seus tráfegos agregados para uma

única conexão;• A soma das taxas de cada dispositivo deve estar disponível na

conexão com o servidor, neste caso.

Segmentando a RedeSegmentando a Rede

Segmento 1

Segmento 2

DIVISÃO DO TRÁFEGO

Exemplo de segmentação• Muito utilizada no passado, usa duas placas

de rede no servidor;• Hoje foi praticamente abandonada

• Não é adequada p/múltiplos servidores;• Exige recursos do servidor;• Hoje é muito mais simples usar um

switch para este trabalho.

SwitchesSwitches• Aumento da capilaridade das redes Excesso de colisões;

• HUBs agregam tráfego em um único segmento de rede;• Estações têm cada vez mais capacidade de processamento, e por

conseqüência, geram mais tráfego.

• As colisões acabam reduzindo o desempenho do ambiente como um todo;

• A solução mais comum hoje é a utilização de switches• Switches operam na camada 2 do modelo OSI

• Reconhecimento de Endereços MAC Separação de tráfego;• Processo realizado em hardware (alta performance)

• Podemos adotar até mesmo um segmento de rede por dispositivo

• Os switches oferecem portas Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e até mesmo 10Gigabit Ethernet.

SwitchesSwitches

Classificando os “Switches”Classificando os “Switches”

• Edge– Atendem diretamente aos usuários e dispositivos;

• Workgroup– Normalmente atendem a grupos de usuários;– Podem estar interligados a HUBs ou switches Edge;

• Backbone– Oferecem alta performance para interligação dos

switches Edge e Workgroup, além dos servidores.

WorkGroup SwitchWorkGroup Switch

Exemplos de SwitchesExemplos de Switches

SOHO

Desktop

Desktop para rack (rack mountable)

Chassis Modular

SegmentaçãoSegmentação de Redes de Redes

Nessa configuração, diminui-se o gargalo entre switch e o servidor pelo uso de um link de alta performance entre eles disponível em pelo menos uma das portas do switch.

• Aprendizagem de endereços MAC: no início da operação, os switches montam uma tabela dos endereços MAC dos dispositivos conectados ao mesmo. Esta tabela determina a relação entre as portas do switch e os dispositivos a elas conectadas.

• Método de chaveamento: a depender da forma como os quadros são encaminhados ao terem seu endereço de destino reconhecido pelo switch, podemos classificar o método em:

•Store-and-Forward: os quadros só são encaminhados após a checagem cuidadosa de seus conteúdos, inclusive quanto a possíveis erros. Os quadros são armazenados em um buffer (store), analisados, e depois encaminhados (forward).

•Cut-Through: os quadros são encaminhados imediatamente após a leitura do endereço de destino. São mais rápidos, porém, além de não detectar eventuais erros, não podem ser utilizados em switches com portas com diferentes taxas de transferência.

SSwitchwitch - Características - Características

• Função Auto-MDI/MDI-X: suporta a detecção automática da interligação entre equipamentos da mesma família, dispensando o uso de cabos especiais (cross-over) para esta interligação;

• Auto-negociação (autosense): possibilita a interligação de dispositivos com taxas de transferência diferentes sem qualquer configuração prévia, desde que os equipamentos nas extremidades do cabo sejam compatíveis com este recurso.

• Controle de fluxo: minimiza a perda de quadros em caso de congestionamento, através do envio de sinais de falsas colisões (fake collision) quando o buffer de recepção da porta enche. No modo de transmissão half-duplex este recurso é chamado de Back Pressure e no modo de transmissão full-duplex é conhecido como IEEE802.3x Flow Control.

SSwitchwitch - Características- Características

• Interligação de Switches: os switches podem ser interligados de três diferentes formas, sendo que cada uma delas oferece características diferentes à interligação:

• Cascateamento: interliga qualquer tipo de switch, utilizando portas convencionais em ambas as extremidades. Normalmente implica em atrasos de propagação, e, a depender do projeto, pode provocar variação do atraso (jitter) ou problemas ainda mais sérios;

• Link Aggregation ou Trunking: interliga switches compatíveis com a norma IEEE802.3ad. Tipicamente soma das capacidades das portas utilizadas na interligação. Normalmente possui limitações no número e localização das portas utilizadas em cada um dos switches interligados. Pode consumir um número significativo de portas do switch, a depender do projeto.

• Empilhamento: interliga apenas switches do mesmo fabricante e família compatíveis com este recurso. É uma característica proprietária, porém oferece alto desempenho, normalmente tratando toda a pilha de switches como se fosse um único equipamento. Switches que suportam este tipo de interligação são chamados de switches empilháveis, ou stackable switches;

SSwitchwitch - Características - Características

Exemplo de conexão entre SWITCHESExemplo de conexão entre SWITCHES

O switch é um HUB com endereçamento de portas. Para cada porta de switch há um endereço correspondente único. Uma informação endereçada a uma porta específica do switch estará presente apenas nessa porta, deixando as demais livres para tratamento dos dispositivos a elas conectados.

SW ITC H

HUB x SwitchesHUB x Switches

O SO Switchwitch Nível 3 Nível 3

Opera na camada 3 (rede) do modelo OSI. Realiza muitas das tarefas de um roteador, porém com base em hardware. Suas principais aplicações são:

• Segmentação em sub-redes IP;• Interligação entre VLANs.

São aplicáveis:• Para tratar questões de segurança• Redução de tráfego de broadcast

O SO Switchwitch Nível 4 Nível 4

Atua nas 4 primeiras camadas do Modelo OSI, tem como recurso as mesmas propriedades dos de nível 3, porém, agrega a capacidade de QoS (Quality of Service – Qualidade de Serviço) através de priorização de tráfego de pacotes TCP/UDP, ou seja possui a capacidade de reservar largura de banda para o tráfego de informações críticas.

Obviamente isto cria uma limitação de largura de banda para o acesso aos demais dados e aplicações, mas a possibilidade de criar prioridades no tráfego das informações mais vitais é uma características normalmente desejável.

O SO Switchwitch Gerenciável Gerenciável

Diante da complexidade das redes atuais as redes corporativas passaram a necessitar cada vez mais de ferramentas de monitoração e de gerenciamento. Os motivos que tornam necessários o emprego destas ferramentas são:

• Redes cada vez mais extensas (dificuldade de administração);• Melhorar e manter controle sobre a qualidade dos serviços da rede; • Redes muito complexas (grande número de usuários); • Redução do tempo de manutenção;• Administrar os recursos que os switches gerenciáveis oferecem;• Administração por definição de políticas e serviços de acesso dos usuários;

Switch não gerenciável -> gerenciável

O SO Switchwitch Gerenciável Gerenciável

O sistema de gerenciamento é baseado em uma estrutura cliente-servidor, onde:

• Agente - (Servidor de informações de gerenciamento). Interage com os dispositivos físicos.• Gerente - Consulta os agentes para obter informações. Executa um software de gerenciamento que interage com o operador do sistema. As informações de gerenciamento são mantidas em estruturas tais como:· MIB (Management Information Base) mantém os dados dentro de uma estrutura hierárquica pré-definida.· SMI (Structure of Management Information) ele define notações, formatos, tipos, nomes, etc.

SNMPSNMP

Padrões diferenciadosPadrões diferenciados

conexões comvárias estações

conexão SERVER-HUBcom padrões que proporcionemuma maior largura de Banda

MEDIA EXPANSIONPORT

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112

13 14 15 16 17 18 1920

21 22 2324

SEGMENT 1 SEGMENT 2

ALT PORT 1 COLLISION/MODE

SEGMENT 3

1 2 3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

LINK/PARTITION STATUS

SERIALPORT

WorthNetTM

Series 3000MODE 1 - BACKPLANE

MODE 2 - LINKMODE 3 - PARTITION

PORT/SEGMENTCONFIGURATION

• Pode ser considerado um tipo especial de roteador. Seu principal objetivo é interligar, ou seja, promover a interação entre programas instalados em ambientes (plataformas, arquiteturas) totalmente diferentes.

• Se comparado aos roteadores, a principal diferença do gateway é capacidde de atuação sobre todas as sete camadas do Modelo OSI, enquanto o roteador atua apenas sobre as três primeiras.

Gateway Gateway

Gateway VoIP Gateway VoIP

Os gateways VoIP (Voz sobre IP) possibilitam transportar chamadas telefônicas através das redes de dados (Redes IP) em tempo real, por intermédio de equipamentos desenvolvidos no conceito de NGN “Next Generation Network”, caracterizados pela convergência de serviços de voz e dados e utilização de tecnologias de padrão aberto.

São usadas 3 técnicas diferentes (separadas ou combinadas) para melhorar a qualidade de serviço da rede:

a) Prover um ambiente de rede controlado;

b) Utilizar ferramentas de gerenciamento para configurar os “Nós” de rede;

c) Adicionar protocolos de controle.

Rede de Telefonia Pública

Rede de Dados

Privada

PABX

PABX

Telefone

Gateway VoIP

Telefone

Gateway VoIP

MATRIZ

FILIAL

CLIENTE



Rede de Dados

Privada

Rede de Dados

Privada

PABX

PABX

Telefone

Gateway VoIP

Telefone

Gateway VoIP

MATRIZ

FILIAL

CLIENTE

Exemplo de Solução em VoIP Exemplo de Solução em VoIP

RoteadorRoteador (Router)(Router) Equipamentos que fornecem interconectividadeentre redes locais e entre LAN e WAN;

Extendem os limites das LANs para MANs eWANs interligação entre redes com protocolosdiferentes;

Suportam vários dispositivos de redes locais ePodem empregar uma variedade de protocolos entre redes ;

RoteadorRoteador (Routers)(Routers)

• Em uma conexão via router as aplicações não

necessitam suportar o mesmo protocolo de rede local ou protocolos até a camada 3 do modelo OSI na mesma arquitetura;

• Necessitam utilizar o mesmo protocolo desde a camada 4 até a 7, ou uma inteligência do lado da aplicação capaz de gerar as funções de gateway se necessário.

Tabelas de roteamento - “aprendem” a respeito

da rede;

Suportam pacotes grandes - 800 bytes;

Operam internamente em torno de 1Gbps;

Podem rotear mais de 200 000 pacotes IP por

segundo;

RoteadorRoteador (Routers)(Routers)

Exemplo de conexão de um RouterExemplo de conexão de um Router

Implementando RImplementando Roteadoresoteadores

RoteadorRoteador (Router)(Router)

• Auto-sensing 10/100;• Barramento PCI;• Opções “full-duplex”;• Interfaces “dual-port”;• Diversos padrões.

Interfaces de Rede (NICs)Interfaces de Rede (NICs)

- Redes FTTD ( fiber-to-the-desk ) já são

realidade;

Usualmente há uma combinação entre cabos

ópticos (Backbone) e metálicos (horizontal);

- Equipamentos para redes ópticas:

- placas de redes ópticas;

- hubs ópticos;

- switches ópticos;

- roteadores com interfaces ópticas;

Acessórios para Redes ÓpticasAcessórios para Redes Ópticas

VPN Router VPN Router

• É o equipamento roteador que permite a construção de redes VPN (Virtual Private Network) entre escritórios remotos ou home-offices com suas respectivas matrizes.• Estabelece túneis privados, através da rede pública com base no protocolo IPSec. • A privacidade dos dados é garantida através de criptografia (DES e 3DES), autenticação e gerenciamento de chaves usando o padrão IKE para troca de chaves.

Considerações

Exemplo de Aplicação com VPNExemplo de Aplicação com VPN

Capítulo 3

Acessórios para Redes e Aplicações

TransceiversTransceiversSão conversores de mídia onde a base é a interface AUI ( Ethernet ) ou MII (Fast Ethernet). Como exemplo temos :

- Transceiver AUI/UTP;- Transceiver AUI/BNC;- Transceiver AUI/FO;

Port AUI

Port FIBRA

Acessórios para redes Acessórios para redes

Ou conversores de mídiaconversores de mídia, compatibilizam quando necessário quaisquer meios físicos disponíveis num ambiente LAN. Normalmente utilizam de uma fonte externa de alimentação.

Media converter Furukawa

Media Converter Media Converter


Permitem que vários usuários compartilhem do uso de impressoras localizadas em qualquer ponto da rede, com baixo ônus para o sistema em se tratando de tráfego de impressão.

Print-ServersPrint-Servers


Compatibilizam diversas soluções presentes nos sistemas em rede com o cabeamento UTP. Como exemplos temos :

- sistemas IBM3270, AS400;- sistemas de vídeo CATV;- sistemas de vídeo CFTV;- etc...;

Atentar às considerações das normas para

cabeamento estruturado

Baluns e AdaptadoresBaluns e AdaptadoresAcessórios para redes Acessórios para redes

Melhoram a qualidade da tensão em CA proveniente da rede elétrica pública e fornecem a mesma, em caso de falha do sistema público. Podem ser classificados em:

- UPS ou NO-BREAK stand-by;- UPS ou NO-BREAK on-line;

Os UPS ou NO-BREAKS da série “smart” podem ser classificados quanto ao seu nível de inteligência em:

- Desligamento do Server por conexão serial e comando apropriado; - Monitoração 24 h p/dia da rede elétrica; - Podem ser acoplados detectores e envio de mensagens p/ pager; - Comunicação remota (modem) entre LAN’s e monitoração.

UPS ou NO-BREAKUPS ou NO-BREAK

No-break (Genérico)No-break (Genérico)

Capítulo 4

Configurações Típicas de Redes

Topologia estrela convencional

Ethernet / Fast EthernetEthernet / Fast Ethernet

Backbone switch 100 MbpsBackbone switch 100 Mbps

Configuração 10/100 MbpsConfiguração 10/100 Mbps

Acesso remoto via roteadorAcesso remoto via roteador

Acessos WAN e campus backboneAcessos WAN e campus backbone

Topologia Topologia MMúltiplaúltipla

Configuração WANConfiguração WAN

Aplicação de transceiver AUI/FOAplicação de transceiver AUI/FO

Aplicação do conversor de mídiaAplicação do conversor de mídia

Aplicação do Aplicação do PPrint rint SServererver

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