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Data: 29.03.2002  :. Em Reformulação!
Tipo: Curso
Fabricante: Não se Aplica
Por: Carlos E. Morimoto

 

   Guia Completo de Redes

:. Arquiteturas de rede

Como vimos no início deste capítulo, temos uma divisão entre topologias físicas de rede (a forma como os micros são interligados) e as topologias lógicas (a forma como os dados são transmitidos).

Quanto à topologia física, temos topologias de barramento, onde usamos um único cabo coaxial para interligar todos os micros, e topologias de estrela, onde usamos cabos de par trançado e um hub.

As redes com topologia de estrela são as mais usadas atualmente, pois nelas a solução de problemas é muito mais simples. Se uma estação não funciona, temos o problema isolado à própria estação. Basta então verificar se a estação está corretamente configurada e se a placa de rede está funcionando, se o cabo que liga o micro ao hub está intacto, não existe mau contato e se a porta do hub à qual o micro está conectado está funcionando.

As únicas vantagens da topologia de barramento físico residem no custo, já que geralmente usamos menos cabo para interligar os micros e não precisamos de um hub. As desvantagens por sua vez são muitas: como um único cabo interliga todos os micros, uma única estação com problemas será capaz de derrubar toda a rede. A solução de problemas também é mais difícil, pois você terá que examinar micro por micro até descobrir qual está derrubando a rede. A possibilidade de mau contato nos cabos também é maior, e novamente, um único encaixe com mau contato pode derrubar toda a rede (e lá vai você novamente checando micro por micro...). Finalmente, usando cabo coaxial, sua rede ficará limitada a 10 mbps, enquanto usando cabos de par trançado categoria 5 numa topologia de estrela, podemos chegar a 100 mbps.

Por causa destas desvantagens, a topologia de barramento pode ser utilizável em redes de no máximo 5 ou 10 micros, acima disto você deve considerar apenas a topologia de estrela. Caso você não se importe de gastar alguns reais a mais num hub, é aconselhável já começar logo com uma rede com cabos de par trançado, que lhe dará menos dor de cabeça mais tarde.

Citei no início a topologia física de anel, onde um único cabo interligaria todos os micros e voltaria ao primeiro formando um anel. Esta topologia porém é apenas uma teoria, já que o cabeamento seria muito mais difícil e não teríamos vantagens sobre a redes em barramento e estrela.


:. Topologias Lógicas

A topologia lógica da rede, determina como os dados são transmitidos através da rede. Não existe necessariamente uma ligação entre a topologia física e lógica; podemos ter uma estrela física e um barramento lógico, por exemplo.

Existem três topologias lógicas de rede: Ethernet, Token Ring e Arcnet. Como a topologia lógica determina diretamente o modo de funcionamento da placa de rede, esta será específica para um tipo de rede. Não é possível usar placas Token Ring em Redes Ethernet, ou placas Ethernet em Redes Arcnet, por exemplo.


:. Redes Ethernet

As placas de rede Ethernet são de longe as mais utilizadas atualmente, sobretudo em redes pequenas e médias e provavelmente a única arquitetura de rede com a qual você irá trabalhar. Numa rede Ethernet, temos uma topologia lógica de barramento. Isto significa que quando uma estação precisar transmitir dados, ela irradiará o sinal para toda a rede. Todas as demais estações ouvirão a transmissão, mas apenas a placa de rede que tiver o endereço indicado no pacote de dados receberá os dados. As demais estações simplesmente ignorarão a transmissão. Mais uma vez vale lembrar que apesar de utilizar uma topologia lógica de barramento, as redes Ethernet podem utilizar topologias físicas de estrela ou de barramento.



Como apenas uma estação pode falar de cada vez, antes de transmitir dados a estação irá ouvir o cabo. Se perceber que nenhuma estação está transmitindo, enviará seu pacote, caso contrário, esperará até que o cabo esteja livre. Este processo é chamado de Carrier Sense ou sensor mensageiro.


Mas, caso duas estações ouçam o cabo ao mesmo tempo, ambas perceberão que o cabo está livre e acabarão enviando seus pacotes ao mesmo tempo. Teremos então uma colisão de dados.

Dois pacotes sendo enviados ao mesmo tempo geram um sinal elétrico mais forte, que pode ser facilmente percebido pelas placas de rede. A primeira estação que perceber esta colisão irradiará para toda a rede um sinal especial de alta freqüência que cancelará todos os outros sinais que estejam trafegando através do cabo e alertará as demais placas que ocorreu uma colisão.


Sendo avisadas de que a colisão ocorreu, as duas placas faladoras esperarão um número aleatório de milessegundos antes de tentarem transmitir novamente. Este processo é chamado de TBEB truncated exponencial backof. Inicialmente as placas escolherão entre 1 ou 2, se houver outra colisão escolherão entre 1 e 4, em seguida entre 1 e 8 milessegundos, sempre dobrando os números possíveis até que consigam transmitir os dados. Apesar de as placas poderem fazer até 16 tentativas antes de desistirem, normalmente os dados são transmitidos no máximo na 3º tentativa.


Veja que apesar de não causarem perda ou corrupção de dados, as colisões causam uma grande perda de tempo, resultando na diminuição do desempenho da rede. Quanto maior for o número de estações, maior será a quantidade de colisões e menor será o desempenho da rede. Por isso existe o limite de 30 micros por segmento numa rede de cabo coaxial, e é recomendável usar bridges para diminuir o tráfego na rede caso estejamos usando topologia em estrela, com vários hubs interligados (e muitas estações).

Outro fator que contribui para as colisões é o comprimento do cabo. Quanto maior for o cabo (isso tanto para cabos de par trançado quanto coaxial) mais fraco chegará o sinal e será mais difícil para a placa de rede escutar o cabo antes de enviar seus pacotes, sendo maior a possibilidade de erro.

Usar poucas estações por segmento e usar cabos mais curtos do que a distância máxima permitida, reduzem o número de colisões e aumentam o desempenho da rede. O ideal no caso de uma rede com mais de 20 ou 30 micros, é dividir a rede em dois ou mais segmentos usando bridges, pois como vimos anteriormente, isto servirá para dividir o tráfego na rede.

Veja que todo este controle é feito pelas placas de rede Ethernet. Não tem nada a ver com o sistema operacional de rede ou com os protocolos de rede usados.


:. Pacotes

Todos os dados transmitidos através da rede, são divididos em pacotes. Em redes Ethernet, cada pacote pode ter até 1550 bytes de dados. A estação emissora escuta o cabo, transmite um pacote, escuta o cabo novamente, transmite outro pacote e assim por diante. A estação receptora por sua vez, vai juntando os pacotes até ter o arquivo completo.

O uso de pacotes evita que uma única estação monopolize a rede por muito tempo, e torna mais fácil a correção de erros. Se por acaso um pacote chegar corrompido, devido a interferências no cabo, ou qualquer outro motivo, será solicitada uma retransmissão do pacote. Quanto pior for a qualidade do cabo e maior for o nível de interferências, mais pacotes chegarão corrompidos e terão que ser retransmitidos e, consequentemente, pior será o desempenho da rede. Os pacotes Ethernet são divididos em 7 partes:


O preâmbulo serve para coordenar o envio dos demais dados do pacote, servindo como um sinal de sincronismo. O byte de início avisa as estações recebedoras que a transmissão irá começar (até aqui todas as estações da rede estão lendo o pacote). O endereço de destino indica a qual estação o pacote está endereçado. Apenas a placa de rede que possuir o endereço indicado irá ler o restante do pacote, as demais ignorarão o restante da transmissão. O endereço de origem indica qual estação está enviando os dados.

Antes de começar o envio dos dados em sí, temos mais um campo de 16 bits (2 bytes) que indica o tipo de dados que será transmitido, alguns dos atributos são: imagem, texto ASCII e binário. Finalmente temos enviados os dados, sendo que cada pacote pode conter até 1550 bytes de dados. Caso o arquivo seja maior que isso, será dividido em vários pacotes. Finalizando o pacote temos mais 32 bits de verificação que servem para a estação receptora checar se os dados do pacote chegaram intactos, através de um processo de paridade. Caso o pacote chegue corrompido será solicitada sua retransmissão.


:. Modo Full-Duplex

Para ativar o modo full duplex da placa, você precisa apenas acessar as propriedades da conexão de rede e clicar em configurar para abrir a janela de opções da placa de rede. Você encontrará a opção de ativar o Full-Duplex na sessão Avançado.



Mas, existe uma pequena regra para ativar o full duplex.

Numa rede de 10 megabits 10Base-T ou de 100 megabits 100Base-TX, os dois padrões mais comuns, você só pode usar o modo full duplex se estiver usando um cabo cross over, apenas entre dois micros, ou então se estiver usando um switch.

As duas arquiteturas utilizam apenas dois pares dos 4 do cabo de par trançado. Um par transmite dados e o outro transmite as notificações de colisões de pacotes. No full duplex são utilizados os dois pares, um para enviar e outro para receber, por isso não existe mais a detecção de colisão de pacotes.

Se você ativar o full duplex com mais de 2 PCs por segmento de rede (usando um hub) o desempenho da rede vai diminuir ao invés de aumentar, pois o número de colisões de pacotes vai aumentar muito e as placas serão obrigadas a fazer muitas retransmissões.

Mas, não existe um ganho de desempenho muito grande ao usar o full duplex ao invés do half-duplex (ou semi-duplex), pois só haverá ganho quando as duas estações precisarem transmitir grandes quantidades de dados aos mesmo tempo. O cenário mais comum é uma das estações transmitindo dados e a outra apenas confirmando o recebimento dos pacotes, onde o modo full-duplex não faz diferença.

As placas 10Base-2, as antigas, que utilizam cabo coaxial, não suportam full duplex. Isso é uma exclusividade das placas que utilizam par trançado ou fibra óptica. As redes gigabit-over-cooper, que também utilizam cabos de par trançado suportam um modo full duplex, que também pode ser ativado apenas ao ligar diretamente dois PCs ou utilizar um switch.


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