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Basico de rede
• Rede - grupo de computadores conectados que trocam informações entre si.
• Nó - qualquer coisa que está conectada à rede. Geralmente, um nó é um computador, mas também pode ser uma impressora ou uma torre de CD-ROM.
• Segmento - qualquer porção da rede separada por um switch, ponte ou roteador.
• Backbone - cabeamento principal de uma rede, sendo que todos os segmentos se conectam a ele. Geralmente, o backbone é capaz de carregar mais informações do que os segmentos individuais. Por exemplo, cada segmento pode ter uma taxa de transferência de 10 Mbps (megabits por segundo), enquanto o backbone opera a 100 Mbps.
• Topologia - maneira como cada nó se conecta fisicamente à rede (mais informações na próxima seção).
• Rede local (LAN) - rede de computadores que geralmente estão em um mesmo local, que pode ser um prédio ou um campus de universidade. Se os computadores estiverem muito distante um do outro (em bairros ou cidades diferentes), uma rede de longa distância (WAN) é utilizada.
• Placa de interface de rede - cada computador (e a maioria dos outros dispositivos) se conecta à rede através de uma placa de rede. A maioria dos computadores de mesa utiliza uma placaEthernet (normalmente de 10 ou 100 Mbps) conectada a um slot daplaca-mãe do computador.
• Endereço MAC (Media Access Control) - este é o endereçofísico de qualquer dispositivo (como uma placa de rede em um computador) na rede. O endereço MAC, formado por 2 partes iguais, tem 6 bytes de comprimento. Os primeiros 3 bytes identificam a empresa que fabricou a placa de rede. Os 3 bytes seguintes representam o número de série da placa de rede.
• Unicast - transmissão de um nó endereçado, especificamente, para outro nó.
• Multicast - em multicast, um nó envia um pacote endereçado a um grupo especial de endereços. Os dispositivos interessados neste grupo podem se registrar para receber os pacotes endereçados ao grupo. Um exemplo pode ser um roteador Cisco (em inglês) que envia uma atualização para todos os outros roteadores Cisco.
• Broadcast - em uma transmissão broadcast, um nó envia um pacote endereçado a todos os outros nós da rede.
Topologias de rede
Veja abaixo algumas das topologias mais utilizadas.
• Barramento - cada nó é ligado em "série" (um nó é conectado atrás do outro) em um mesmo backbone, de forma semelhante àsluzinhas de natal. As informações enviadas por um nó trafegam pelo backbone até chegar ao nó de destino. Cada extremidade de uma rede de barramento deve ser terminada por um resistor para evitar que o sinal enviado por um nó através da rede volte quando chegar ao fim do cabo.
Topologia da rede de barramento
• Anel - como uma rede de barramento, os anéis também têm nós ligados em série. A diferença é que a extremidade da rede volta para o primeiro nó e cria um circuito completo. Em uma rede em anel, cada nó tem sus vez para enviar e receber informações através de um token (ficha). O token, junto com quaisquer informações, é enviado do primeiro para o segundo nó, que extrai as informações endereçadas a ele e adiciona quaisquer informações que deseja enviar. Depois, o segundo nó passa o token e as informações para o terceiro nó e assim por diante, até chegar novamente ao primeiro nó. Somente o nó com o token pode enviar informações. Todos os outros nós devem esperar o token chegar.
Topologia de rede em anel
• Estrela - em uma rede em estrela, cada nó se conecta a um dispositivo central chamado hub. O hub obtém um sinal que vem de qualquer nó e o passa adiante para todos os outros nós da rede. Um hub não faz nenhum tipo de roteamento ou filtragem de dados. Ele simplesmente une os diferentes nós.
Topologia de rede em estrela
• Barramento em estrela - provavelmente a topologia de rede mais utilizada hoje. A rede de barramento em estrela combina elementos da topologia em barramento e da topologia em estrela para criar um ambiente de rede versátil. Os nós em determinadas áreas se conectam aos hubs (criando estrelas) e os hubs se conectam uns aos outros ao longo do backbone da rede (como uma rede de barramento).
O problema: tráfego
No tipo mais básico de rede encontrada hoje, os nós são conectados simplesmente através de hubs. À medida que a rede cresce, surgem alguns problemas com esta configuração.
• Escalabilidade - em uma rede em hub, a largura de banda compartilhada limitada dificulta seu crescimento significativo sem sacrificar o desempenho. Os aplicativos modernos também precisam de mais banda do que nunca. Neste caso, a rede inteira precisa ser redesenhada, periodicamente, para acomodar o crescimento.
• Latência - é a quantidade de tempo que um pacote leva para chegar ao destino. Já que cada nó de uma rede baseada em hub precisa esperar uma oportunidade para transmitir e evitarcolisões, a latência aumenta significativamente quando você adiciona mais nós. Se alguém estiver enviando um arquivo grande pela rede, todos os outros nós terão de esperar uma oportunidade para enviar seus próprios pacotes. Você já deve ter vivenciado isso no trabalho. Você tenta acessar um servidor ou a Internet e, de repente, tudo fica muito lento.
• Falha de rede - em uma rede típica, um dispositivo conectado a um hub pode causar problemas em outros dispositivos conectados a este mesmo hub devido a configurações incorretas de velocidade (por exemplo, 100 Mbps em um hub de 10 Mbps) ou excesso de transmissões broadcast. Os switches podem ser configurados para limitar os níveis de broadcast.
• Colisões - a Ethernet utiliza um processo chamado CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - Múltiplo Acesso com Verificação de Presença de Portadora e Detecção de Colisão) para se comunicar através da rede. Sob o CSMA/CD, um nó só envia um pacote de dados quando não existe tráfego na rede. Se 2 nós enviarem pacotes ao mesmo tempo, uma colisão ocorre e os pacotes são perdidos. Quando isto acontece, os 2 nós esperam por um tempo aleatório e depois retransmitem os pacotes. Um domínio de colisão é uma parte da rede onde os pacotes de 2 ou mais nós podem colidir. Uma rede com mais nós em um mesmo segmento sempre vai ter uma grande quantidade de colisões e, portanto, um domínio de colisão maior.
Os hubs são uma maneira fácil de encurtar as distâncias percorridas pelos pacotes de um nó para o outro. Mas, não quebram a rede em segmentos menores. Esta é a função dos switches. Na próxima seção, você vai descobrir como os switches direcionam o tráfego da rede.
A solução: adicionando switches
Pense em um hub como um cruzamento em que todos têm de parar. Se mais de um carro chegar ao cruzamento ao mesmo tempo, ele vai ter de esperar a sua vez para poder seguir adiante.
Imagine agora como deveria ser uma dezena ou até centenas de estradas cruzando em um único ponto. O tempo de espera e as possibilidades de colisão aumentariam significativamente. Mas não seria fantástico se você pudesse escolher uma rampa de saída de cada uma dessas estradas para o caminho que você deseja seguir? É exatamente isso que um switch faz para o tráfego da rede. Um switch funciona como um trevo. Cada carro pode pegar uma rampa de saída para chegar ao seu destino sem ter de esperar pelo trânsito.
A principal diferença entre um hub e um switch é que todos os nós conectados a um hub dividem a banda, enquanto um dispositivo conectado a um switch tem toda a disponibilidade da banda para si. Por exemplo, se 10 nós estão se comunicando através de um hub numa rede de 10 Mbps, cada nó pode usar somente uma porção desse 10 Mbps se os outros nós estiverem se comunicando também. Mas se fosse utilizado um switch, cada nó poderia se comunicar utilizando a velocidade máxima de 10 Mbps. Compare com a analogia da estrada. Se todo o tráfego vai para o mesmo cruzamento, então cada carro vai ter de dividir aquele mesmo cruzamento com todos os outros carros. Mas um trevo permite que todo o tráfego escoe facilmente de uma estrada para a outra.
• Nó - qualquer coisa que está conectada à rede. Geralmente, um nó é um computador, mas também pode ser uma impressora ou uma torre de CD-ROM.
• Segmento - qualquer porção da rede separada por um switch, ponte ou roteador.
• Backbone - cabeamento principal de uma rede, sendo que todos os segmentos se conectam a ele. Geralmente, o backbone é capaz de carregar mais informações do que os segmentos individuais. Por exemplo, cada segmento pode ter uma taxa de transferência de 10 Mbps (megabits por segundo), enquanto o backbone opera a 100 Mbps.
• Topologia - maneira como cada nó se conecta fisicamente à rede (mais informações na próxima seção).
• Rede local (LAN) - rede de computadores que geralmente estão em um mesmo local, que pode ser um prédio ou um campus de universidade. Se os computadores estiverem muito distante um do outro (em bairros ou cidades diferentes), uma rede de longa distância (WAN) é utilizada.
• Placa de interface de rede - cada computador (e a maioria dos outros dispositivos) se conecta à rede através de uma placa de rede. A maioria dos computadores de mesa utiliza uma placaEthernet (normalmente de 10 ou 100 Mbps) conectada a um slot daplaca-mãe do computador.
• Endereço MAC (Media Access Control) - este é o endereçofísico de qualquer dispositivo (como uma placa de rede em um computador) na rede. O endereço MAC, formado por 2 partes iguais, tem 6 bytes de comprimento. Os primeiros 3 bytes identificam a empresa que fabricou a placa de rede. Os 3 bytes seguintes representam o número de série da placa de rede.
• Unicast - transmissão de um nó endereçado, especificamente, para outro nó.
• Multicast - em multicast, um nó envia um pacote endereçado a um grupo especial de endereços. Os dispositivos interessados neste grupo podem se registrar para receber os pacotes endereçados ao grupo. Um exemplo pode ser um roteador Cisco (em inglês) que envia uma atualização para todos os outros roteadores Cisco.
• Broadcast - em uma transmissão broadcast, um nó envia um pacote endereçado a todos os outros nós da rede.
Topologias de rede
Veja abaixo algumas das topologias mais utilizadas.
• Barramento - cada nó é ligado em "série" (um nó é conectado atrás do outro) em um mesmo backbone, de forma semelhante àsluzinhas de natal. As informações enviadas por um nó trafegam pelo backbone até chegar ao nó de destino. Cada extremidade de uma rede de barramento deve ser terminada por um resistor para evitar que o sinal enviado por um nó através da rede volte quando chegar ao fim do cabo.
Topologia da rede de barramento
• Anel - como uma rede de barramento, os anéis também têm nós ligados em série. A diferença é que a extremidade da rede volta para o primeiro nó e cria um circuito completo. Em uma rede em anel, cada nó tem sus vez para enviar e receber informações através de um token (ficha). O token, junto com quaisquer informações, é enviado do primeiro para o segundo nó, que extrai as informações endereçadas a ele e adiciona quaisquer informações que deseja enviar. Depois, o segundo nó passa o token e as informações para o terceiro nó e assim por diante, até chegar novamente ao primeiro nó. Somente o nó com o token pode enviar informações. Todos os outros nós devem esperar o token chegar.
Topologia de rede em anel
• Estrela - em uma rede em estrela, cada nó se conecta a um dispositivo central chamado hub. O hub obtém um sinal que vem de qualquer nó e o passa adiante para todos os outros nós da rede. Um hub não faz nenhum tipo de roteamento ou filtragem de dados. Ele simplesmente une os diferentes nós.
Topologia de rede em estrela
• Barramento em estrela - provavelmente a topologia de rede mais utilizada hoje. A rede de barramento em estrela combina elementos da topologia em barramento e da topologia em estrela para criar um ambiente de rede versátil. Os nós em determinadas áreas se conectam aos hubs (criando estrelas) e os hubs se conectam uns aos outros ao longo do backbone da rede (como uma rede de barramento).
O problema: tráfego
No tipo mais básico de rede encontrada hoje, os nós são conectados simplesmente através de hubs. À medida que a rede cresce, surgem alguns problemas com esta configuração.
• Escalabilidade - em uma rede em hub, a largura de banda compartilhada limitada dificulta seu crescimento significativo sem sacrificar o desempenho. Os aplicativos modernos também precisam de mais banda do que nunca. Neste caso, a rede inteira precisa ser redesenhada, periodicamente, para acomodar o crescimento.
• Latência - é a quantidade de tempo que um pacote leva para chegar ao destino. Já que cada nó de uma rede baseada em hub precisa esperar uma oportunidade para transmitir e evitarcolisões, a latência aumenta significativamente quando você adiciona mais nós. Se alguém estiver enviando um arquivo grande pela rede, todos os outros nós terão de esperar uma oportunidade para enviar seus próprios pacotes. Você já deve ter vivenciado isso no trabalho. Você tenta acessar um servidor ou a Internet e, de repente, tudo fica muito lento.
• Falha de rede - em uma rede típica, um dispositivo conectado a um hub pode causar problemas em outros dispositivos conectados a este mesmo hub devido a configurações incorretas de velocidade (por exemplo, 100 Mbps em um hub de 10 Mbps) ou excesso de transmissões broadcast. Os switches podem ser configurados para limitar os níveis de broadcast.
• Colisões - a Ethernet utiliza um processo chamado CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - Múltiplo Acesso com Verificação de Presença de Portadora e Detecção de Colisão) para se comunicar através da rede. Sob o CSMA/CD, um nó só envia um pacote de dados quando não existe tráfego na rede. Se 2 nós enviarem pacotes ao mesmo tempo, uma colisão ocorre e os pacotes são perdidos. Quando isto acontece, os 2 nós esperam por um tempo aleatório e depois retransmitem os pacotes. Um domínio de colisão é uma parte da rede onde os pacotes de 2 ou mais nós podem colidir. Uma rede com mais nós em um mesmo segmento sempre vai ter uma grande quantidade de colisões e, portanto, um domínio de colisão maior.
Os hubs são uma maneira fácil de encurtar as distâncias percorridas pelos pacotes de um nó para o outro. Mas, não quebram a rede em segmentos menores. Esta é a função dos switches. Na próxima seção, você vai descobrir como os switches direcionam o tráfego da rede.
A solução: adicionando switches
Pense em um hub como um cruzamento em que todos têm de parar. Se mais de um carro chegar ao cruzamento ao mesmo tempo, ele vai ter de esperar a sua vez para poder seguir adiante.
Imagine agora como deveria ser uma dezena ou até centenas de estradas cruzando em um único ponto. O tempo de espera e as possibilidades de colisão aumentariam significativamente. Mas não seria fantástico se você pudesse escolher uma rampa de saída de cada uma dessas estradas para o caminho que você deseja seguir? É exatamente isso que um switch faz para o tráfego da rede. Um switch funciona como um trevo. Cada carro pode pegar uma rampa de saída para chegar ao seu destino sem ter de esperar pelo trânsito.
A principal diferença entre um hub e um switch é que todos os nós conectados a um hub dividem a banda, enquanto um dispositivo conectado a um switch tem toda a disponibilidade da banda para si. Por exemplo, se 10 nós estão se comunicando através de um hub numa rede de 10 Mbps, cada nó pode usar somente uma porção desse 10 Mbps se os outros nós estiverem se comunicando também. Mas se fosse utilizado um switch, cada nó poderia se comunicar utilizando a velocidade máxima de 10 Mbps. Compare com a analogia da estrada. Se todo o tráfego vai para o mesmo cruzamento, então cada carro vai ter de dividir aquele mesmo cruzamento com todos os outros carros. Mas um trevo permite que todo o tráfego escoe facilmente de uma estrada para a outra.