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Redes de computadores I-20


Índice do grupo | Página anterior | Próxima página |

Introdução |
Redes em linha (ou barramento) |
Redes em anel |
Redes Ethernet |
Redes em estrela |
Redes mistas |
Redes com pontes |
Redes com switches |
Um exemplo atual |
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Introdução

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Seguem definições dos principais componentes de redes, alguns deles mantidos em inglês pois são mais usados nessa forma:

Dispositivos: elementos terminais da rede que interagem com o usuário. Normalmente são computadores, mas podem ser outros como impressoras.

Concentradores: nome genérico para equipamentos intermediários como hubs, switches, bridges, roteadores.

Segmentos: meios físicos secundários de comunicação que interligam dispositivos e concentradores.

Backbones: meios físicos principais de comunicação que interligam concentradores. Esses, bem como os segmentos, podem ser cabos elétricos, fibras óticas, ondas eletromagnéticas. É lógico supor que, numa mesma rede, os backbones têm em geral maior capacidade que os segmentos. Exemplo: uma rede pode ter backbones de 100 Mbps (megabits por segundo) e segmentos de 10 Mbps. O termo backbone (espinha dorsal em inglês) é também usado para a Internet, com um sentido mais abrangente, que será visto em futuras atualizações.


Redes em linha (ou barramento)

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Este tipo de arranjo, conforme figura abaixo, emprega basicamente cabos coaxiais. Atualmente, não é mais usado.

Redes em linha (ou barramento)
Fig 01
Nas extremidades são inseridos terminais (resistores de acoplamento) para evitar problemas de retorno de sinal devido à diferença de impedâncias.


Redes em anel

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Pode ser considerado como o arranjo anterior em forma de circuito fechado. Como exemplo, podemos citar uma tecnologia de rede desenvolvida pela IBM denominada token ring, cujo princípio de operação é a seguir descrito.

Redes em anel
Fig 01
Quando a rede está ociosa (sem transmissão), circula continuamente pela mesma um pacote de sinal (token) para informar a cada dispositivo que dados podem ser transmitidos.

Se um dispositivo deseja transmitir, ele remove o pacote de sinal quando por ele passar e insere o seu pacote de dados. Esse pacote, ao retornar para o dispositivo emissor, é removido da rede e substituído pelo sinal.

Enquanto o pacote de dados circula pela rede, os demais dispositivos entendem que não podem transmitir e o dispositivo de destino captura uma cópia do mesmo. É, portanto, uma forma de evitar colisões diferente da usada pelo padrão Ethernet.

O anel não precisa ser fisicamente do tamanho da rede. Pode ser um dispositivo que internamente faz o processo e, assim, a configuração física fica parecida com uma estrela conforme Tópico Redes em estrela, mas a operação é diferente.


Redes Ethernet

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Elas usam o protocolo de mesmo nome, mencionado no final da página anterior (mais detalhes em futuras atualizações desta série). É o padrão atual, usado pela maioria das redes locais.

O gerenciamento da transmissão não é igual ao da rede anterior. Se um dispositivo deseja transmitir, ele verifica se não há tráfego na rede. Se não há, ele transmite o pacote. Se há tráfego, ele continua verificando até encontrar a rede livre. Entretanto, dois ou mais dispositivos podem, ao mesmo tempo, desejar transmitir e encontrar a rede livre. Neste caso será criada uma colisão e todos os dispositivos da rede entendem isso e fazem uma pausa na transmissão.

Uma analogia pode ser feita com duas ou mais pessoas que trabalham usando telefones que partilham a mesma linha (extensões). Se uma pessoa deseja fazer uma ligação, tira o fone do gancho e verifica se está livre. Se não está, repete o procedimento até encontrar a linha desocupada. Entretanto, a linha pode estar livre e duas pessoas podem ao mesmo tempo tirar o fone do gancho. Ouvem o sinal de linha livre e discam simultaneamente. Essa colisão provavelmente resultará em nenhuma ligação completada.


Redes em estrela

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É o modelo empregado nos tempos atuais.Notar a necessidade de um equipamento extra, o hub, que interliga os diversos dispositivos.

Redes em estrela
Fig 01
Os hubs têm a função de transferir os pacotes de um segmento para todos os demais, não fazendo nenhum tipo de seleção ou endereçamento.

Considerando o modelo OSI da página anterior, os hubs pertencem à camada física.


Redes mistas

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Uma rede mista pode ser considerada uma combinação da rede em linha e da rede em estrela.

Redes mistas
Fig 01
É uma configuração mais racional para um número maior de dispositivos que, em muitos casos práticos, se encontram agrupados em locais distintos.

Entretanto, um problema ainda persiste: todos os pacotes são enviados a todos os dispositivos, uma vez que os hubs não fazem distinções. E a rede não será certamente das mais eficientes. Cada dispositivo só precisa receber pacotes que lhe são endereçados e tal situação sobrecarrega os meios de transmissão e proporciona mais chances de colisões.

Soluções foram desenvolvidas para minimizar esses problemas, conforme comentadas nos próximos tópicos.


Redes com pontes

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Uma das primeiras soluções para reduzir o envio de pacotes desnecessários foi o uso de um dispositivo chamado bridge (ponte, em inglês).

Redes com pontes (bridges)
Fig 01
Na Figura 01 deste tópico, as sub-redes A e B são interligadas por um bridge.

Se um pacote, transmitido por um dispositivo em A, se destina a outro também em A, o bridge não permite que ele passe para a sub-rede B. E de forma análoga para pacotes transmitidos por dispositivos da sub-rede B.

Notar que o arranjo não elimina totalmente as ineficiências e colisões, que podem ocorrer tanto em A quanto em B. Mas há uma significativa redução.

Redes com switches

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Conforme dito no tópico anterior, o uso de bridge não elimina totalmente o tráfego indesejado e colisões. Switches são dispositivos semelhantes a hubs, mas não repetem o mesmo pacote para todas as portas. Cada pacote é dirigido para o dispositivo de destino, evitando colisões e excesso de tráfego.

Redes com switches
Fig 01
No exemplo da Figura 01, são usados switches nos grupos com mais dispositivos e um hub para o grupo menor.

Como o switch faz esse direcionamento? Cada placa de rede contém no seu hardware um número único de identificação, chamado MAC (Media Access Code).

De forma simplificada pode-se dizer que o software do switch armazena esses números e os usa para enviar o pacote para o destino correto, uma vez que eles fazem parte do próprio pacote de dados.


Um exemplo atual

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A Figura 01 dá exemplo de uma rede que vem se tornando comum em condomínios de apartamentos.

Exemplo de rede em condomínio
Fig 01
As operadoras de telefonia oferecem acesso à Internet em banda larga (256 Kbps, 512 Kbps) ao custo de uma assinatura mensal.

Como alternativa de custo menor, os moradores podem formar uma rede conforme figura. O servidor funciona ininterruptamente e é ligado à Internet com um link de linha telefônica permanente, instalada pela operadora.

Se alguma unidade tem mais de um computador (31 da figura), é usado um hub que pode inclusive formar uma rede interna entre ambos.

Portanto, todos os computadores têm acesso permanente à Internet. A contrapartida é a possibilidade de algum congestionamento, pois a capacidade do link deve ser tal que ofereça um custo menor que a assinatura individual.

Se você pretende contratar um serviço deste tipo para seu condomínio, é interessante verificar com a firma fornecedora se há proibição ou bloqueio (melhor) de programas de troca ilegal de arquivos (Kazaa e outros). O problema é que alguns usuários irresponsáveis têm e deixam tais programas funcionando por longos períodos. Eles geram um enorme volume de tráfego na rede. Em geral, basta que apenas um faça isso para comprometer o desempenho do sistema, prejudicando todos os demais.

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