Tecnologias de LAN e topologias de rede Introdução Tecnologias de LAN e topologias de rede

Introdução A maioria das redes de computadores são locais. E são projetadas para compartilhar um meio comum de comunicação de dados.

Introdução Comunicação direta: ponto a ponto: Também conhecido como rede de malha (mesh network). Tem três propriedades interessantes: Pode usar hardware diferentes para cada transmissão; Tem acesso exclusivo sobre o canal; Apresentam um modo seguro para transf. de dados.

Rede ponto a ponto Conexões independentes ponto a ponto:

Rede ponto a ponto Desvantagem: O número de conexões ou pares de fios, cresce exponencialmente: Conexões diretas necessárias = (N2-N)/2, onde N é o n. De computadores.

Padrões No final dos anos 60 e início dos anos 70, foram inventadas as chamadas rede locais para substituir as caras redes ponto a ponto. Essa tecnologia permitia que diversos computadores compartilhassem um meio de comunicação para conexões locais. Se tornou uma tecnologia popular: baixo custo.

Padronização A tecnologia das LANs só foi possível se desenvolver graças aos princípios de referência apresentada abaixo: O princípio da localidade temporal de referência - diz que um computador tenderá a se comunicar com o mesmo conjunto de computadores; O princípio da localidade física de referência - diz que os computadores próximos tendem a se comunicar mais uns com os outros.

Topologias de LAN As LANs utilizam diferentes tecnologias e elas são classificadas em termos de topologias. Existem três grandes categorias ou topologias utilizadas na tecnologia LAN: Estrela; Anel; Barramento.

Topologias de uma LAN Topologia de estrela. Todos os computadores se prendem a um computador central.

Topologias de uma LAN Topologia em anel São projetados para formar um loop fechado; Um cabo conecta a um computador ao outro, depois outro cabo conecta o último computador ao computador seguinte.

Topologias de uma LAN Consiste em um único cabo longo ao qual os computadores se acoplam. Qualquer computador pode se comunicar com qualquer outro computador. É necessário uma coordenação.

Topologias de uma LAN Cada topologia tem vantagens e desvantagens: As topologias em anel têm a facilidade para coordenarem o acesso, porém um cabo cortado derrubaria toda a rede; Uma topologia baseada em estrela não tem a fragilidade de um cabo cortado; A topologia em barramento têm a mesma desvantagem de uma rede em anel, porém exige menos fios que uma estrela.

Exemplo de rede de Barramento O padrão Ethernet foi inventado pela corporação Xerox no início dos anos 70. Com apoio da Digital Equipament e da Intel, formaram um padrão chamado DIX Ethernet. A IEEE controla os padrões Ethernet.

Padrões Ethernet Versões atuais operam em três diferentes larguras de banda: 10mbit/s (padrão original); 100mbit/s (Fast Ethernet); 1gbits/s (Gigabit Ethernet).

Exemplo de rede de Barramento Funcionamento: O acesso é compartilhado, mas apenas um computador pode transmitir em um dado instante no meio, enquanto que os demais computadores deverão a vez para ter acesso; Nesta topologia, múltiplos computadores podem estar conectados ao barramento.

O uso da técnica CSMA Detecção de portadora em redes de acesso múltiplo. O CSMA - Carry Sense on Multi-Access Networks - é o mecanismo usado para coordenar a transmissão numa rede Ethernet. O padrão Ethernet não tem uma central capaz de coordenar os acessos de cada computador no meio. Ao invés disso, cada computador participa de um esquema chamado CSMA para ter o acesso no meio. A idéia é simples. Antes de falar, cada computador verifica se já existe algum sinal no cabo (meio), se houver, significa que o meio está em uso e portanto ele deve aguardar.

CSMA/CD A técnica CSMA apenas detecta se o meio já está em uso, e evita que se interrompa uma comunicação em andamento por outro computador. O que ocorre se dois computadores decidem transmitir no mesmo instante?

CSMA/CD O padrão Ethernet especifica também uma técnica para detectar colisões - (collision detection - CD). Colisões são na verdade interferências que ocorrem quando dois computadores estão transmitindo ao mesmo tempo. A técnica CSMA/CD também permite recuperar a transmissão de dados.

CSMA/CD Na ocorrência de uma interferência, cada computador aguarda até que o meio fique silencioso para iniciar novamente a transmissão. Cada computador espera um intervalo de tempo aleatório entre 0 e D para iniciar. Se as colisões continuarem, o intervalo de tempo aumentará na proporção exponencial binário. Ex: 2D,4D,8D... Está técnica de atraso é também chamada de Backoff.

LANs sem fio As LANs (Ethernet) sem fios utilizam uma técnica variante chamada CSMA/CA. Operam em 900mhz com taxa de transmissão de 2mbs. O funcionamento é diferente porque: Um computador não pode presumir que uma ausência de sinal signifique que o canal está livre; O sinal é de baixa potência e pode sofrer bloqueio de sinal.

Colisão em redes sem fio Computador 1 pode enviar um pacote para o computador 2, mas o computador 3 não pode ouvir e portanto poderia tentar enviar algo para o computador 2 também.

CSMA/CA As LANs sem fio utilizam um esquema diferentes chamado CSMA/CA - Carry Senser Multiple Access with Collision Avoidance. Consiste em transmitir um pequeno pacote de controle ao receptor. Sua confirmação assegura que o transmissor poderá transmitir para o outro computador; Mesmo que dois computadores comecem a transmitir, cada um, um pacote de controle simultaneamente, o CSMA/CA permitirá que o receptor detecte os sinais como uma interferência ou colisão, nesse caso, ambos os transmissores ficarão sem resposta e aguardarão um tempo aleatório antes de tentar iniciar novamente suas transmissões.

Exemplo rede em anel O modelo IBM Token Ring: Cada computador tem um cabo que interliga ao outro computador. As conexões formam um circulo fechado; Tem um esquema especial de coordenação chamado token para dar acesso ao meio; Somente um computador por vez te acesso ao meio, mas de forma justa.

Exemplo rede em anel O token é um padrão diferentes de bits que o hardware gera automaticamente e passa de computador para outro computador de forma única; Um computador só tem direito de transmitir dados quando tiver o token; Os erros podem ser verificados pela comparação dos bits recebidos e transmitidos no anel.

Exemplo de redes em anel Anel FDDI. Utiliza dois cabos de fibra de vidros; Tem redundâncias as falhas.

Exemplo de redes em estrela Inventadas pelas companias telefonicas, as redes ATMs permitem altas taxas de transmissão de dados. O elemento principal desta tecnologia é o switch ATM que permite interconectar diversos computadores.

Exemplo de redes em estrela Uma conexão com um computador consistem em um par de fios de fibra de vidro. Atingem velocidades de pelo menos 155 Mbps.