MF102 Equipamentos e Acessrios para redes Captulo 1

MF-102 Equipamentos e Acessórios para redes

Capítulo 1 Componentes de uma Rede

Componentes de uma rede • Uma rede é um sistema composto de um arranjo de componentes: – Cabeamento – Hardware – Software

Componentes de uma rede 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.

Componentes de uma rede 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 Vo. IP etc.

Componentes de uma rede 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

Equipamentos para Redes Repetidores 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.

Repetidores

Equipamentos para Redes Repetidores • Alguns exemplos de Repetidores: – MTU Multiport Transceiver Unit - 10 BASE-5; – MRU Multiport Repeater Unit - 10 BASE-2; • Com o aumento do número de estações, surgiram repetidores com múltiplas portas, também chamados de concentradores, com suporte a diversos protocolos físicos: – 10 BASE-T; – 10 BASE-5; – 10 BASE-2.

Equipamentos para Redes Concentradores ou HUBS • 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.

HUBs

Aplicações Típicas dos Hubs Placas de redes dos servidores Patch Panel – Distr. Cabeamento

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 Cascateamento: Empilhamento: • • Cabos Proprietários Alta Performance • • • Cabos Convencionais Atentar para porta MDI/MDI-X; Performance associada à capacidade da porta, e à topologia.

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 Rede DIVISÃO DO TRÁFEGO Segmento 1 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. Segmento 2

Switches • 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 10 Gigabit Ethernet.

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.

Work. Group Switch

Exemplos de Switches SOHO Desktop Chassis Modular Desktop para rack (rack mountable)

Segmentação 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.

Switch - Características • 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.

Switch - 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 IEEE 802. 3 x Flow Control.

Switch - 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 IEEE 802. 3 ad. 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;

Exemplo de conexão entre SWITCHES

HUB x 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.

O Switch 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 Switch 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 Qo. S (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 Switch 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;

O Switch Gerenciável Switch não gerenciável -> gerenciável

SNMP O sistema de gerenciamento é baseado em uma estrutura clienteservidor, 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.

Padrões diferenciados conexão SERVER-HUB com padrões que proporcionem uma maior largura de Banda SEGMENT 1 ALT PORT 1 MEDIA EXPANSION PORT 1 2 3 4 5 6 SEGMENT 2 7 8 9 10 11 12 13 14 15 SERIAL PORT SEGMENT 3 16 17 18 19 20 21 22 23 24 PORT/SEGMENT CONFIGURATION 1 1 2 2 3 3 7 9 11 13 15 5 4 6 8 10 12 14 16 LINK/PARTITION STATUS Net Worth MODE 1 - BACKPLANE MODE 2 - LINK MODE 3 - PARTITION COLLISION/ MODE 17 18 19 20 TM Series 3000 21 23 22 24 conexões com várias estações

Gateway • 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 Vo. IP Os gateways Vo. IP (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.

Exemplo de Solução em Vo. IP

Roteador (Router) Equipamentos que fornecem interconectividade entre redes locais e entre LAN e WAN; Extendem os limites das LANs para MANs e WANs interligação entre redes com protocolos diferentes; Suportam vários dispositivos de redes locais e Podem empregar uma variedade de protocolos entre redes ;

Roteador (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.

Roteador (Routers) Tabelas de roteamento - “aprendem” a respeito da rede; Suportam pacotes grandes - 800 bytes; Operam internamente em torno de 1 Gbps; Podem rotear mais de 200 000 pacotes IP por segundo;

Exemplo de conexão de um Router

Implementando Roteadores

Roteador (Router)

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

Acessórios para Redes Ópticas - 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;

Considerações 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 3 DES), autenticação e gerenciamento de chaves usando o padrão IKE para troca de chaves.

Exemplo de Aplicação com VPN

Capítulo 3 Acessórios para Redes e Aplicações

Transceivers Acessórios para redes São conversores de mídia onde a base é a interface AUI ( Ethernet ) ou MII (Fast Ethernet). Como exemplo temos : Port AUI - Transceiver AUI/UTP; - Transceiver AUI/BNC; - Transceiver AUI/FO; Port FIBRA

Acessórios para redes Media Converter Ou conversores de mídia, mídia compatibilizam quando necessário quaisquer meios físicos disponíveis num ambiente LAN. Normalmente utilizam de uma fonte externa de alimentação. Media converter Furukawa

Acessórios para redes Print-Servers 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.

Acessórios para redes Baluns e Adaptadores Compatibilizam diversas soluções presentes nos sistemas em rede com o cabeamento UTP. Como exemplos temos : - sistemas IBM 3270, AS 400; - sistemas de vídeo CATV; - sistemas de vídeo CFTV; - etc. . . ; Atentar às considerações das normas para cabeamento estruturado

UPS ou NO-BREAK 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.

No-break (Genérico)

Capítulo 4 Configurações Típicas de Redes

Topologia estrela convencional

Ethernet / Fast Ethernet

Backbone switch 100 Mbps

Configuração 10/100 Mbps

Acesso remoto via roteador

Acessos WAN e campus backbone

Topologia Múltipla

Configuração WAN

Aplicação de transceiver AUI/FO

Aplicação do conversor de mídia

Aplicação do Print Server

Final do Módulo MF- 102