Cabeamento de LAN, Hardware de Topologia e Interface Físicos

1. Cabeamento de LAN, Hardware de Topologia e Interface Físicos Diego Fernandes Diego Ramos

2. Introdução • Velocidade de LANs e computadores • Hardware de interface de rede • A conexão entre uma NIC e uma rede • Cabeamento original espesso de Ethernet • Multiplexação de conexão • Cabeamento fino de Ethernet • Ethernet de par trançado • Vantagens de desvantagens de esquema de cabeamento • O paradoxo da topologia • Placas de interface de rede e esquemas de cabeamento

3. Introdução Este trabalho consiste na discussão sobre Redes Locais examinando os esquemas de cabeamento de hardware em maiores detalhes, faz considerações sobre placas de interface de rede e trata dos detalhes de transmissão e recepção de pacotes. Descreve também o cabeamento de LAN, identifica os componentes de hardware importantes usados em esquemas de cabeamento e finalmente discute a diferença entre topologia lógica e topologia física.

4. Velocidade de LANs e computadores Cada tecnologia de rede especifica uma taxa em que os dados devem ser enviados. Muitas Redes Locais operam em uma taxa tão rápida que a CPU de um computador não consegue processar os bits na velocidade da rede. A diferença entre a velocidade de uma CPU e a velocidade de uma rede é um problema fundamental. Não faz sentido operar uma rede adequada à CPU mais lenta, porque desta forma diminui a transferência de dados de um par de computadores de alta velocidade. Não é válido também especificar que todos os computadores de uma rede operem na mesma velocidade, pois não fará sentido substituir um máquina lenta por uma mais rápida sendo que a velocidade de transferência será a mesma. Apesar da diferença entre as velocidades do processador e da rede, as redes são projetadas para operar na taxa mais alta que o hardware pode suportar. Além disso, a velocidade em que uma rede opera é normalmente fixa durante um projeto.

5. Hardware de interface de rede A CPU não trata da transmissão ou da recepção de bits individuais. Para isso existe um componente de hardware de propósito específico que conecta um computador a uma rede e trata de todos os detalhes de transmissão e recepção de pacotes. Fisicamente, esse hardware consiste em uma placa de circuitos impressos conhecida como Placa Adaptadora de Rede ou Placa de Interface de Rede (network interface card, NIC). A placa se conecta ao barramento do computador e uma cabo a conecta ao meio da rede. Como os sockets usados nas placas de interface poderiam ser posicionados em um computador.

6. Hardware de interface de rede Uma NIC entende os sinais elétricos usados em uma rede, a taxa em que os dados devem ser enviados ou recebidos. A NIC projetada para ser usada com Ethernet não pode ser usada em uma rede Token Ring, e uma NIC usada em Token Ring não pode ser usada com um anel de FDDI. Uma NIC pode permitir a operação dos bits transmitidos na rede independentemente da CPU, ou seja, pode transmitir ou receber bits sem usar a CPU do computador para o processamento. Para receber um pacote, a CPU aloca espaço de buffer em memória e então instrui a NIC para ler o próximo pacote recebido no buffer. A NIC espera até que um quadro cruze a rede, faz uma cópia do quadro, verifica o checksum do quadro e verifica o endereço de destino. Se o endereço bate com o endereço do computador ou o de broadcast, a NIC armazena uma cópia em memória e interrompe a CPU. Caso contrário, o quadro é descartado e espera-se por um outro, assim a NIC somente interrompe a CPU quando o quadro for destinado ao computador.

7. A conexão entre uma NIC e uma rede • O tipo de conexão usada entre uma NIC e uma rede depende da tecnologia da rede. • Existem duas formas de conexão: • Em algumas tecnologias, A NIC contém a maioria do hardware necessário e se liga diretamente a rede usando um cabo único ou uma fibra óptica. • - Em outras a NIC não contém todos os circuitos necessários para a ligação direta com a rede, assim o cabo da NIC se liga a um componente adicional que então se liga à rede.

8. Cabeamento original espesso de Ethernet O esquema de cabeamento original da Ethernet é informalmente chamado de Ethernet de fio espesso ou Thicknet. No esquema original de cabeamento da Ethernet, o meio compartilhado consiste em um cabo coaxial espesso. Cada computador conectado à rede exige um dispositivo de hardware conhecido como transceiver, que é acoplado ao cabo compartilhado e se conecta à interface de rede no computador através de um cabo de AUI. Três computadores conectados a uma Ethernet espessa. Um cabo de AUI conecta a NIC em cada computador a seu transceiver correspondente.

9. Multiplexação de conexão O cabeamento espesso de Ethernet pode ser inconveniente. Para resolver o problema de múltiplos computadores, foram desenvolvidos dispositivos conhecidos como multiplexadores de concexão. Esses dispositivos permitem que vários computadores se liguem a um transceiver único. Um multiplexador de conexão é projetado para fornecer exatamente os mesmos sinais de um transceiver convencional. Como o multiplexador entrega os mesmos sinais elétricos que um transceiver, um computador não sabe se está acoplado a um transceiver ou a um multiplexador.

10. Cabeamento fino de Ethernet • É usado com Ethernet um cabo coaxial mais fino e mais flexível que o cabeamento espesso original. Conhecido formalmente como 10Base2 e informalmente como Ethernet de fio fino ou Thinnet. • O esquema de cabeamento difere do cabeamento de Thicknet de três formas importantes: • Custa menos para instalar e operar • Desde que o hardware que executa a função do transceiver seja construído na NIC, nenhum transceiver externo é necessário • - É ligado diretamente à parte de trás de cada computador usando um conector BNC, não usando o cabo AUI para ligar a NIC.

11. Ethernet de par trançado Um terceiro estilo de cabeamento que difere totalmente da Ethernet fina e espessa. Formalmente chamado de 10Base-T e informalmente chamado de Ethernet de par trançado ou Ethernet TP. Esquema padrão para Ethernet, não usa cabo coaxial onde um dispositivo eletrônico chamado hub serve como centro da rede. Um hub pequeno é suficiente para conectar todos os computadores em grupos pequenos. Hubs maiores podem acomodar centenas de conexões. Como os outros esquemas de cabeamento, o 10Base-T exige que cada computador tenha uma placa de interface de rede e uma conexão direta da NIC até a rede. A conexão entre um computador e um hub emprega cabeamento de par trançado com conectores RJ-45.

12. Ethernet de par trançado Três computadores conectados a um hub de Ethernet usando cabeamento 10Base-T. Cada computador tem uma conexão dedicada.

13. Vantagens de desvantagens de esquema de cabeamento Vantagem: o cabeamento que usa transceiver separado, permite que um computador seja mudado sem interromper a rede. O cabeamento de hub torna a rede mais imune à desconexão acidental porque cada par trançado afeta somente uma máquina. Deste modo se um fio único for acidentalmente cortado, somente uma máquina será desconectada. Desvantagem: transceiveres separados podem trazer problemas pois normalmente estão em uma localização remota que é difícil de alcançar. Se um transceiver falha, encontrar, testar ou substituir o mesmo pode ser trabalhoso. Apesar das vantagens e desvantagens, o fator que predomina na escolha do cabeamento é o preço. A Ethernet fina se tornou mais popular pois seu custo por conexão é mais baixo que a espessa original. O cabeamento 10Base-T é agora o mais popular porque custa menos que a Ethernet fina. O mais importante é que todos os esquemas de cabeamento usam o mesmo padrão para formato de quadro e acesso à rede, é possível misturar tecnologias de cabeamento em uma única rede.

14. Vantagens de desvantagens de esquema de cabeamento Espesso Fino 10Base-T (par trançado)

15. O paradoxo da topologia Uma dada tecnologia de rede pode usar uma variedade de esquemas de cabeamento. A tecnologia determina a topologia lógica, e o esquema de cabeamento determina a topologia física. É possível deferir a topologia física da topologia lógica.

16. Placas de interface de rede e esquemas de cabeamento Como contém circuitos para tratar dos detalhes elétricos da comunicação, uma interface de rede deve suportar um esquema de cabeamento assim como uma tecnologia de rede. Para possibilitar a mudança de esquemas de cabeamento sem mudar o hardware de interface, muitas interfaces de rede suportam múltiplos esquemas de cabeamento. Embora múltiplos conectores permaneçam permanentemente conectados, uma determinada interface pode usar apenas um esquema de cabeamento de cada vez. O software no computador deve ativar um dos conectores; os demais não são usados. A vantagem de se ter múltiplos esquemas de cabeamento suportados por uma única NIC é a flexibilidade. Como o endereço físico de um computador é atribuído à NIC, o endereço físico do computador permanece constante quando estiver passando a um novo esquema de cabeamento.

17. Placas de interface de rede e esquemas de cabeamento Parte exposta da placa de interface de Ethernet. A Interface pode ser usada com um dos três esquemas de cabeamento básicos. Cada esquema de cabeamento usa um conector diferente.

18. Questões 1- Uma NIC pode permitir a operação dos bits transmitidos na rede independentemente da CPU ? 2- Quais os tipos de cabeamento da Ethernet? 3- Qual dispositivo eletrônico é usado para conectar os computadores no esquema Ethernet de par trançado?

19. Respostas 1- Sim, uma NIC pode transmitir ou receber bits sem usar a CPU do computador para o processamento. 2- Thicknet, Thinnet e 10Base-T. 3- Dispositivo eletrônico chamado hub.