Redes de computadores by Idalina Duarte

Janeiro 2009

Manual de Redes

Índice Introdução ---------------------------------------------------------------------------------------- 3 Introdução às redes e telecomunicações -------------------------------------------- 4 Definição de uma rede de computadores ---------------------------------------- 4 História ------------------------------------------------------------------------------------------ 4 Vantagens da implantação de uma rede de computadores: ------------ 5 Configuração de uma rede ----------------------------------------------------------------- 6 Definição e funcionamento de rede ponto a ponto -------------------------- 6 Definição e funcionamento de rede cliente – servidor --------------------- 7 Quais as vantagens e desvantagens de cada uma das redes ----------- 7 Modelo OSI --------------------------------------------------------------------------------------- 9 Camada Física ------------------------------------------------------------------------------ 10 Camada de Apresentação ------------------------------------------------------------- 10 Camada de Aplicação ------------------------------------------------------------------- 10 Tipos de sinais --------------------------------------------------------------------------------- 11 Sinal Analógico ----------------------------------------------------------------------------- 11 Sinal digital ---------------------------------------------------------------------------------- 12 Ruído ---------------------------------------------------------------------------------------------- 14 Principais emissores de ruídos no computador ------------------------------ 15 Tipos de rede relativamente à extensão geográfica -------------------------- 16 Rede WAN ------------------------------------------------------------------------------------ 17 Rede MAN ------------------------------------------------------------------------------------ 17 Rede SAN ------------------------------------------------------------------------------------- 18 Internet, Intranet e Extranet ----------------------------------------------------------- 19 Internet ---------------------------------------------------------------------------------------- 19 Intranet ---------------------------------------------------------------------------------------- 19 Extranet --------------------------------------------------------------------------------------- 20 Transmissão de dados --------------------------------------------------------------------- 21 Transmissão em série ------------------------------------------------------------------- 21 Transmissão em paralelo -------------------------------------------------------------- 22 Transmissão Simplex -------------------------------------------------------------------- 23 Transmissão Half - Duplex ------------------------------------------------------------ 23 Transmissão Full – Duplex ------------------------------------------------------------ 24 Transmissão em baseband ----------------------------------------------------------- 24 Transmissão em broadband ---------------------------------------------------------- 24 Transmissão Unicast --------------------------------------------------------------------- 25 Transmissão Multicast ------------------------------------------------------------------ 26 Transmissão Broadcast ----------------------------------------------------------------- 26 Meios físicos de uma rede ---------------------------------------------------------------- 27 Hub ---------------------------------------------------------------------------------------------- 27 Switch ------------------------------------------------------------------------------------------ 28 Router ------------------------------------------------------------------------------------------ 28 Bridges ----------------------------------------------------------------------------------------- 29 Ponto de acesso --------------------------------------------------------------------------- 29

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Placa de rede-------------------------------------------------------------------------------- 30 Modem ----------------------------------------------------------------------------------------- 30 Meios físicos de transmissão ------------------------------------------------------------ 32 Cabos Eléctricos --------------------------------------------------------------------------- 32 Fibra Óptica ---------------------------------------------------------------------------------- 33 Conectores para cabos de fibra óptica ------------------------------------------ 33 Conectores para cabos coaxiais ---------------------------------------------------- 34 Conectores para cabos de pares entrançados ------------------------------- 35 Transmissões sem fios--------------------------------------------------------------------- 36 Ondas Infravermelhos ------------------------------------------------------------------ 36 Ondas de Rádio ---------------------------------------------------------------------------- 36 Cablagem estruturada --------------------------------------------------------------------- 39 Bastidores ------------------------------------------------------------------------------------ 40 Padrões de rede ------------------------------------------------------------------------------ 41 Ethernet --------------------------------------------------------------------------------------- 41 Token Ring ----------------------------------------------------------------------------------- 42 FDDI -------------------------------------------------------------------------------------------- 43 Arcnet ------------------------------------------------------------------------------------------ 44 Topologias de rede -------------------------------------------------------------------------- 45 Bus ou Barramento----------------------------------------------------------------------- 45 Anel --------------------------------------------------------------------------------------------- 46 Estrela------------------------------------------------------------------------------------------ 47 Árvore ------------------------------------------------------------------------------------------ 48 Híbrida ----------------------------------------------------------------------------------------- 49 Malha ------------------------------------------------------------------------------------------- 50 Protocolos de comunicação -------------------------------------------------------------- 51 TCP/IP ------------------------------------------------------------------------------------------ 51 IPX/SPX --------------------------------------------------------------------------------------- 52 NetBEUI --------------------------------------------------------------------------------------- 53 Bibliografia -------------------------------------------------------------------------------------- 54

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Introdução Neste manual iremos tratar o tema Redes de Computadores. Uma rede de computadores é um conjunto de dois ou mais dispositivos (também chamados de nós) que usam um conjunto de regras em comum para compartilhar recursos (hardware, dados, troca de mensagens) uns com os outros através de uma rede. Alguns dos exemplos de Redes de Computadores são: a Internet, uma rede local de uma empresa e uma rede telefónica. Exemplos de nós que vemos com frequência conectados a uma rede são: Terminais de computadores, impressoras, computadores, hubs, switches e routers.

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Introdução às redes e telecomunicações Definição de uma rede de computadores Uma rede de computadores consiste de dois ou mais computadores e outros dispositivos conectados entre si de modo a poderem compartilhar os seus serviços, que podem ser: dados, impressoras, mensagens de e-mail, etc. A Internet é um amplo sistema de comunicação que conecta muitas redes de computadores. Existem várias formas e recursos de vários equipamentos que podem ser interligados e compartilhados, mediante meios de acesso, protocolos e requisitos de segurança.

Fig.1 – Rede de computadores

História

Antes da existência de computadores dotados com algum tipo de sistema de telecomunicação, a comunicação entre máquinas calculadoras e computadores antigos era realizada por usuários humanos através do carregamento de instruções entre eles. Em 1962, Licklider foi contratado e desenvolveu um grupo de trabalho o qual ele chamou de a "Rede Intergaláctica", um precursor da ARPANET. Em 1964, pesquisadores de Dartmouth desenvolveram o Sistema de Compartilhamento de Tempo de Dartmouth para usuários distribuídos de grandes sistemas de computadores. Durante a década de 1960, de maneira independente, conceituaram e desenvolveram sistemas de redes os quais usavam datagramas ou pacotes, que

Manual de Redes podiam ser usados em uma rede de comutação de pacotes entre sistemas de computadores. Em 1969, várias Universidades foram conectadas com o início da rede ARPANET usando circuitos de 50 kbits/s. Actualmente,

redes

de computadores são o núcleo da comunicação

moderna. O escopo da comunicação cresceu significativamente na década de 1990 e essa explosão nas comunicações não teria sido possível sem o avanço progressivo das redes de computador.

Fig.2 - cabos

Vantagens da implantação de uma rede de computadores:

- Podem interligar diferentes tipos de meios físicos; - Compartilhar informações (programas e dados); - Melhorar a segurança de dados e recursos compartilhados; - Facilidade de uso e manutenção; - Permitir o gerenciamento centralizado de recursos e dados; - Melhora a velocidade e confiabiliadde da transmissão de dados; - Maior facilidade para a implantação dos sistemas de segurança (anti-vírus, senhas, etc.).

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Configuração de uma rede Definição e funcionamento de rede ponto a ponto

Rede ponto a ponto é um tipo de configuração física de enlaces de comunicação de dados, onde existem apenas dois pontos de dispositivos de comunicação em cada uma das extremidades dos enlaces e não existe um servidor central. Na

rede

ponto-a-ponto,

não

existem

servidores,

todas

estações

compartilham os seus recursos mutuamente. A grande desvantagem que as redes ponto-a-ponto oferecem em relação às redes cliente-servidor é a dificuldade de gerenciar os seus serviços, já que não existe um sistema operacional que centralize a administração da rede. Também não é possível estendê-las excessivamente, já que um número elevado de nós sobrecarregaria o fluxo de dados, tornando-a lenta e por conseguinte ineficaz.

Fig.3 – Rede ponto a ponto

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Definição e funcionamento de rede cliente – servidor A tecnologia cliente/servidor é uma arquitectura na qual o processamento da informação é dividido em módulos ou processos distintos. Um processo é responsável pela manutenção da informação (servidores) e outros responsáveis pela obtenção dos dados (os clientes). Algumas das funcionalidades desta rede são: o compartilhamento de recursos torna-se mais seguro e ágil, pois sempre serão de uma única fonte; a segurança é um ponto forte, pois é possível controlar os acessos dos usuários às informações e recursos a partir de um único ponto; o crescimento da rede acompanha o crescimento da empresa, o servidor de rede pode oferecer vários serviços, tais como: e-mail, Internet, fax, impressão, arquivos, entre outros.

Fig.4 - Rede cliente-servidor

Quais as vantagens e desvantagens de cada uma das redes Vantagens de uma rede ponto a ponto:

- Usada em redes pequenas e simples; - Baixo Custo; - Fácil implementação; - Sistema simples de cabeamento; - Micros funcionam normalmente sem estarem conectados à rede.

Manual de Redes Desvantagens: - Baixa segurança; - Não existe um administrador de rede; - A rede terá problemas para crescer de tamanho; - A integridade é fraca (visto que um mesmo arquivo pode ter varias versões diferentes em cada maquina).

Vantagens de uma rede cliente-servidor: - Software único e centralizado; - Fácil Acesso aos Dados; - Redução de Custos Operacionais; - Maior desempenho do que as redes ponto a ponto; - Alta segurança; - Configuração e manutenção na rede são feitas de forma centralizada.

Desvantagens: - Custo maior que as redes ponto a ponto; - O funcionamento da rede depende do servidor (se o servidor falhar, a rede deixa de funcionar); - Implementação necessita de especialistas.

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Modelo OSI Modelo OSI:

foi

uma

das

primeiras

organizações

para

formalmente uma forma comum de conectar computadores. A sua arquitectura é chamada OSI (Open Systems Interconnection).

Nº de camadas: 7

Nome de cada camada:

Física

Enlace

Rede

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Fig.5 – Camadas do Modelo OSI

deferir

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Camada Física É onde se inicia todo o processo. O sinal que vem do meio (Cabos UTP por exemplo), chega à camada física em formato de sinais eléctricos e transforma-se em bits (0 e 1). A camada recebe os dados e começa o processo, ou insere os dados finalizando o processo, de acordo com a ordem. Podemos associa-la a cabos e conectores. Exemplos de alguns dispositivos que actuam na camada física são os Hubs, tranceivers, cabos, etc.

Camada de Apresentação A camada de Apresentação converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação num formato comum a ser usado na transmissão desse dado. Pode ter outros usos, como compressão de dados e criptografia. A camada trabalha transformando os dados num formato no qual a camada de aplicação possa aceitar.

Camada de Aplicação A camada de aplicação faz a interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo que pediu ou receberá a informação através da rede. Por exemplo, ao solicitar a recepção de e-mails através do aplicativo de email, este entrará em contacto com a camada de Aplicação do protocolo de rede efectuando tal solicitação.

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Tipos de sinais

Sinal Analógico Sinal analógico é um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. Um velocímetro analógico de ponteiros, um termómetro analógico de mercúrio, uma balança analógica de molas, são exemplos de sinais lidos de forma directa sem passar por qualquer descodificação complexa, pois as variáveis são observadas directamente. Para entender o termo analógico, é útil contrastá-lo com o termo digital. Na electrónica digital, a informação foi convertida para bits, enquanto na electrónica

analógica

informação

tratada

sem

essa

conversão.

Como exemplos de meios que registam sinais analógicos, temos:

•

Gravação de som o

Sistemas mecânicos

•

Disco de vinil

Sistemas magnéticos

Fio

Fita

Cassete

Cartucho

Gravação de imagem o

Sistemas foto-químicos

Fotografia em película (clássica)

Filme em película (clássico)

Sistemas magnéticos

Fita magnética (Quadruplex)

Cassete (U-Matic, Beta, VHS, VHS-C, S-VHS, S-

VHS-C, Video8, Hi8)

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Fig.6 – Sinal Analógico

O instrumento analógico consiste num painel com uma escala e um ponteiro que desliza de forma a se verificar a posição deste sobre aquela. Num galvanómetro, por exemplo, a deflexão do ponteiro sobre uma escala fornece a leitura directa de grandezas físicas, como tensão eléctrica, ou força electromotriz, intensidade de corrente eléctrica, resistência eléctrica, entre outras.

Sinal digital Sinal Digital é um sinal com valores discretos (descontínuos) no tempo e em amplitude. Isso significa que um sinal digital só é definido para determinados instantes de tempo, e que o conjunto de valores que pode assumir é finito.

Fig.7 – Sinal Digital

Vantagens em trabalhar com os sinais digitais:

- Sinais digitais são muito menos sensíveis a interferências ou ruídos; - É possível transmitir mais informação através de sistemas digitais do que em sistemas analógicos; - Podem ser enviados directamente a computadores, que são equipamentos que utilizam sistemas digitais.

Manual de Redes Desvantagens em trabalhar com os sinais digitais: -A maior desvantagem da representação digital consiste na distorção introduzida durante a digitalização ou conversão A/D. O processo da amostragem, seguido de quantificação e codificação dos valores amostrados pode introduzir distorções e conduzir a perdas de informação. Consequentemente, o sinal que se obtém após a conversão D/A, e que é apresentado ao utilizador final tem poucas probabilidades de ser completamente idêntico ao sinal original.

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Ruído O conceito de ruído surgiu com a teoria da informação e logo se difundiu para outras disciplinas, tais como a Cibernética, a Biologia, a Electrónica, a Computação e a Comunicação. Em comunicação, ruído é todo o fenómeno aleatório que perturba a transmissão correcta das mensagens e que geralmente se procura eliminar ao máximo.

Fig.8 – Ruído do sinal

Existem vários tipos de ruídos:

Ruído exógeno – refere-se às interferências externas ao processo de comunicação, como outra mensagem. Ruído endógeno – refere-se às interferências internas do processo de comunicação, como perda de mensagem durante o seu transporte ou má utilização do código. Ruído de repertório – refere-se às interferências ocorridas directamente na produção ou interpretação da mensagem, provocadas pelo repertório dos emissores e receptores.

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Principais emissores de ruídos no computador Fonte de alimentação O

dispositivo

responsável

pela

alimentação

eléctrica

dos

diversos

componentes que constituem o PC costuma ser o elemento mais ruidoso do sistema, porque utiliza uma ou mais ventoinhas de elevada rotação. Com a evolução do desempenho dos computadores, o consumo energético aumentou e exigiu a utilização de fontes de alimentação mais potentes e que precisam de maior capacidade de refrigeração. Ou seja, ventoinhas ainda mais barulhentas. Mas existem modelos inteligentes de fontes de alimentação que controlam a velocidade das ventoinhas a partir de sensores de temperatura.

Placa gráfica Placas gráficas poderosas como as que são utilizadas, precisam de ventoinhas muito eficientes ou a combinação de collers com outros dispositivos de resfriamento, como dissipadores metálicos de calor que não geram ruídos. Se não quiser comprar uma nova placa gráfica, troque o sistema de refrigeração do sistema.

Processador Há fabricantes que já oferecem processadores com dissipadores térmicos devidamente projectados para trabalhar com o componente. No entanto, é possível instalar dissipadores ainda mais eficientes e menos barulhentos.

Disco rígido HDs mais antigos são os que costumam fazer ruído, que praticamente não existe nos modelos modernos de discos rígidos. E esse é um problema que, infelizmente não há como resolver, salvo envolvê-lo em um bom isolante acústico ou, no limite, trocar o HD por um modelo mais recente e silencioso.

Drives ópticos Leitores e gravadores de CD e DVD são particularmente ruidosos. Com excepção da troca, não há solução fácil. Mas há alguns modelos de leitor/gravador que trazem uma pequena portinhola que ajuda a abafar o barulho.

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Tipos de rede relativamente à extensão geográfica Os sete tipos de redes segundo a extensão geográfica são:

-SAN -LAN -PAN -MAN -WAN -RAN -CAN

Uma rede pode ser definida pelo seu tamanho, topologia, meio físico e protocolo utilizado. Tamanho: LAN, CAN, MAN E WAN

LAN (Local Area Network, ou Rede Local). É uma rede onde o seu tamanho se limita a apenas um prédio.

CAN (Campus Area Network, ou rede campus). Uma rede que abrange uma área mais ampla, onde se pode conter vários prédios dentro de um espaço continuo ligados em rede.

MAN (Metropolitan Area Network, ou rede metropolitana). A MAN é uma rede onde temos por exemplo, uma rede farmácia, numa cidade, onde todas acessam uma base de dados comum.

WAN (Wide Area Network, ou rede de longa distância). Uma WAN integra equipamentos em diversas localizações geográficas, envolvendo diversos países e continentes como a Internet.

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Rede WAN Uma rede geograficamente distribuída, ou WAN, abrange uma ampla área geográfica, como por exemplo um estado, um país ou um continente. A maior WAN que existe é a Internet.

Características: Na maioria das Wans, a rede contém numerosos cabos ou linhas telefónicas, todos conectados a um par de roteadores. No entanto, se dois roteadores que não compartilham um cabo desejarem comunicar, eles só poderão fazê-lo através de outros roteadores. Quando é enviado de um roteador para outro através de um ou mais roteadores intermediários, um pacote é recebido integralmente em cada roteador, onde é armazenado até a linha de saída solicitada ser liberada, para então ser encaminhado. As sub-redes que utilizam esse princípio são chamadas de sub-redes ponto a ponto, store-and-foward ou de comutação por pacotes. Quase todas as redes geograficamente distribuídas (com a excepção das que utilizam satélites) têm sub-redes store-and-foward.

Fig.9 – Esquema de uma rede WAN

Rede MAN Uma rede metropolitana, ou MAN, é, na verdade, uma versão ampliada de uma LAN, pois basicamente os dois tipos de rede utilizam tecnologias semelhantes. Uma MAN pode abranger um grupo de escritórios vizinhos ou uma cidade inteira e pode ser privada ou pública. Esse tipo de rede é capaz de transportar dados e voz, podendo inclusive ser associado a rede de televisão a cabo local.

Manual de Redes Características: - Interligação de LANs com uma distância que cobrem uma cidade ou campus; - Utilizam tecnologias semelhantes as

LANs (Ethernet, Token Ring, etc.);

- Apresentam uma taxa de erro um pouco maior que a das LANs por causa do tamanho; -

Optimizam

relação

custo/benefício

devido

utilização

tecnologias

semelhantes as das LANs.

Fig.10 – Esquema de uma rede MAN

Rede SAN Storage Area Network ou SAN é uma rede local de armazenamento de alta velocidade que se destina a interconexão entre servidores e diversos tipos de unidades de armazenamento como storages e unidades de fita. Uma SAN é uma rede dedicada especificamente à tarefa de transportar dados para o armazenamento e a recuperação. Storage Area Networks são tradicionalmente conectadas sobre redes fiber channel. As SANs trabalham nas velocidades de 1, 2 e 4Gpbs.

Utilização: As redes SAN podem oferecer recursos de armazenamento para backup e arquivamento para localidades múltiplas e remotas.

Fig.11 – Esquema da rede SAN

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Internet, Intranet e Extranet Internet A Internet é um conjunto de redes em escala mundial de milhões de computadores interligados pelo Protocolo de Internet que permite o acesso a informações e todo o tipo de transferência de dados. A Internet é a principal das novas tecnologias de informação e comunicação (NTICs). Ao contrário do que normalmente se pensa, Internet não é sinónimo de World Wide Web.

Fig.12 - Internet

Intranet Uma intranet é uma rede de computadores privada que assenta sobre a suite de protocolos da Internet. Consequentemente, todos os conceitos da última aplicam-se também numa intranet, como, por exemplo, o paradigma de cliente-servidor.

Característica da intranet: 1-Permite o compartilhamento de arquivos; 2-Permite o compartilhamento de impressoras; 3-Utiliza múltiplos protocolos; 4-Permite a transmissão de vídeo.

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Fig.13 - Intranet

Extranet A Extranet de uma empresa é a porção da sua rede de computadores que faz uso da Internet para partilhar com segurança parte do seu sistema de informação. Uma Extranet também pode ser vista como uma parte da empresa que é aberta a usuários externos ("rede extra-empresa"), tais como representantes e clientes. Outro uso comum do termo Extranet ocorre na designação da "parte privada" de um site, onde somente "usuários registrados" podem navegar, previamente autenticados por sua senha (login).

Fig.14 - Extranet

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Transmissão de dados

Transmissão em série Os

dados

são

transmitidos

bit

bit,

uns

seguir

aos

outros,

sequencialmente (como acontece, por exemplo, entre a porta série de um computador e de um modem externo).

Fig.15 – Esquema da transmissão em série

Fig.16 – Porta em série

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Transmissão em paralelo São transmitidos vários bits ao mesmo tempo (por exemplo, 8 bits em simultâneo, como acontece entre uma porta paralela de um computador e uma impressora).

Fig.17 – Esquema da transmissão em paralelo

Fig.18 – Porta Paralela

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Transmissão Simplex Uma comunicação é dita simplex quando há um dispositivo transmissor e outro dispositivo receptor, sendo que este papel não se inverte no período de transmissão. A transmissão tem sentido unidireccional, não havendo retorno do receptor. Pode-se ter um dispositivo transmissor para vários receptores, e o receptor não tem a possibilidade de sinalizar se os dados foram recebidos.

Fig.19 – Transmissão Simplex

Transmissão Half - Duplex Uma comunicação é dita Half Duplex, quando temos um dispositivo Transmissor e outro Receptor, sendo que ambos podem transmitir e receber dados, porém não simultaneamente, a transmissão tem sentido bidirecional. Durante

uma

transmissão

half-duplex,

determinado

instante

dispositivo A será transmissor e o outro B será receptor, noutro instante os papéis podem inverter-se.

Fig.20 – Transmissão Half – Duplex

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Transmissão Full – Duplex Uma comunicação é dita Full Duplex, quando temos um dispositivo Transmissor e outro Receptor, sendo que os dois podem transmitir dados simultaneamente em ambos os sentidos (a transmissão é bidirecional). Poderíamos entender uma linha full-duplex como funcionalmente equivalente a duas linhas simplex, uma em cada direcção. Como as transmissões podem ser simultâneas em ambos os sentidos e não existe perda de tempo com turn-around (operação de troca de sentido de transmissão entre os dispositivos), uma linha full-duplex pode transmitir mais informações por unidade de tempo que uma linha half-duplex, considerando-se a mesma taxa de transmissão de dados.

Fig.21 – Transmissão Full - Duplex

Transmissão em baseband É uma transmissão em que o sinal utiliza toda a largura de banda do canal para uma única transmissão.

Transmissão em broadband É uma transmissão em que a largura de banda pode ser utilizada para várias transmissões em simultâneo.

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Fig.22 – Largura de banda

Transmissão Unicast O Real Server envia sinais ou pacotes de informação para cada cliente que solicita recepção. Isto significa a ocorrência de redundância nesta transmissão, pois o servidor irá transmitir o mesmo pacote “n” vezes para os “n” clientes conectados.

Fig.23 – Transmissão Unicast

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Transmissão Multicast Multicasting é um método ou técnica de transmissão de um pacote de dados para múltiplos destinos ao mesmo tempo. Durante uma transmissão Multicast, o transmissor envia os pacotes de dados somente uma vez, ficando a cargo dos receptores captarem esta transmissão e reproduzi-la.

Fig.24 – Transmissão Multicast

Transmissão Broadcast Broadcast (do Inglês, "transmitir") ou Radiodifusão é o processo pelo qual se transmite ou difunde determinada informação, tendo como principal característica que a mesma informação está a ser enviada para muitos receptores ao mesmo tempo. Este termo é utilizado em rádio, telecomunicações e em informática.

Fig.25 – Transmissão Broadcast

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Meios físicos de uma rede

Hub Hub é o aparelho que interliga diversos computadores que pode ligar externamente redes TAN, LAN, MAN e WAN. O Hub é indicado para redes com poucos terminais de rede, pois o mesmo não comporta um grande volume de informações passando por ele ao mesmo tempo devido à sua metodologia de trabalho por broadcast, que envia a mesma informação dentro de uma rede para todas as máquinas interligadas. Devido a isto, sua aplicação para uma rede maior é desaconselhada, pois geraria lentidão na troca de informações. Um Hub encontra-se na primeira camada do modelo OSI, por não poder definir para qual computador se destina a informação, ele simplesmente a replica.

Fig.26 – Hub

Hiperligação para um vídeo sobre o HUB: http://br.youtube.com/watch?v=l-HP9DQbdI4

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Switch Um switch é um dispositivo utilizado em redes de computadores para reencaminhar frames entre os diversos nós. Possuem diversas portas, assim como os hubs e a principal diferença entre o switch e o hub é que o switch segmenta a rede internamente, sendo que a cada porta corresponde um segmento diferente, o que significa que não haverá colisões entre pacotes de segmentos diferentes — ao contrário dos hubs, cujas portas partilham o mesmo domínio de colisão.

Fig.27 - Switch

Router Router é um equipamento usado para fazer a comutação de protocolos, a comunicação entre diferentes redes de computadores provendo a comunicação entre computadores distantes entre si. São dispositivos que operam na camada 3 do modelo OSI de referência. A principal característica desses equipamentos é seleccionar a rota mais apropriada para repassar os pacotes recebidos. Ou seja, encaminhar os pacotes para o melhor caminho disponível para um determinado destino.

Fig.28 - Router

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Hiperligação para um vídeo sobre o Router: http://www.youtube.com/watch?v=A1iUHGoox-Q

Bridges Bridge é o termo utilizado em informática para designar um dispositivo que liga duas ou mais redes informáticas que usam protocolos distintos ou iguais ou dois segmentos da mesma rede que usam o mesmo protocolo, por exemplo, ethernet ou token ring. Bridges servem para interligar duas redes, como por exemplo ligação de uma rede de um edifício com outro.

Fig.29 - Bridge

Hiperligação para um vídeo sobre Bridges: http://br.youtube.com/watch?v=bwX35Q94dBs

Ponto de acesso Ponto de Acesso é um dispositivo numa rede sem fios que realiza a interconexão entre todos os dispositivos móveis. No geral conecta-se a uma rede cabeada servindo de ponto de acesso para uma outra rede, como por exemplo a Internet.

Fig. 30 – Ponto de acesso

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Placa de rede Uma placa de rede é um dispositivo de hardware responsável pela comunicação entre os computadores numa rede. A placa de rede é o hardware que permite aos computadores conversarem entre si através da rede. A sua função é controlar todo o envio e recebimento de dados através da rede. Cada arquitectura de rede exige um tipo específico de placa de rede; sendo as arquitecturas mais comuns a rede em anel Token Ring e a tipo Ethernet.

Fig.31 – Placa de rede

Hiperligação para um vídeo sobre placas de rede: http://www.youtube.com/watch?v=ScqR1QrF7tE

Modem A palavra Modem vem da junção das palavras modulador e demodulador. É um dispositivo electrónico que modula um sinal digital numa onda analógica, pronta a ser transmitida pela linha telefónica, e que demodula o sinal analógico e o reconverte para o formato digital original. Utilizado para conexão à Internet, BBS, ou a outro computador. O processo de conversão de sinais binários para analógicos é chamado de modulação/conversão digital-analógico. Quando o sinal é recebido, um outro modem reverte o processo (chamado demodulação).

Manual de Redes Ambos os modems devem estar a trabalhar de acordo com os mesmos padrões, que especificam, entre outras coisas, a velocidade de transmissão (bps, baud, nível e algoritmo de compressão de dados, protocolo, etc).

Fig.32 - Modem

Hiperligação para um vídeo sobre o Modem: http://www.youtube.com/watch?v=MKrs3KbssBo

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Meios físicos de transmissão Cabos Eléctricos Cabos de Pares Entrançados Os cabos de pares entrançados são cabos do mesmo tipo dos que são usados nas linhas telefónicas. Consistem num ou vários pares de fios de cobre; os dois fios de cada par são entrançados, ou seja, enrolados em torno um do outro, com o objectivo de criar à sua volta um campo electromagnético que reduz a possibilidade de interferências de sinais externos.

Fig.33 – Cabo de par entrançado

Cabos Coaxiais Este tipo de cabos consiste em diversas camadas concêntricas (daí deriva a designação

coaxial)

condutores

isolantes:

núcleo

cobre

relativamente espesso, envolto por um isolador, o qual, por sua vez, é rodeado por uma rede ou malha metálica, e, por fim, tudo isso contido dentro de um invólucro externo do plástico ou PVC. Trata-se de cabos do mesmo tipo dos que são usados em aparelhos de televisão (para ligação à antena) ou em aparelhos de vídeo.

Fig.34 – Cabo Coaxial

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Fibra Óptica Os cabos de fibra Óptica diferem dos cabos eléctricos porque transmitem os dados através de sinais ópticos (fotões), em vez de ser através de sinais eléctricos (electrões). Os cabos de fibra óptica consistem em núcleos de fibras de vidro ou plástico especial (dióxido de sílica puro); essas fibras são rodeadas por um revestimento (cladding) que possui um grau de refracção diferente em relação ao núcleo; o conjunto é envolto por um revestimento externo.

Fig.35 – Cabo de Fibra Óptica

Conectores para cabos de fibra óptica Conectores SC e ST O

conector

fibra

óptica

com

push-pull

encravamento mecanismo que fornece rápida inserção e remoção, garantindo simultaneamente uma ligação positiva.

A ST é um conector de fibra óptica que usa um conector plug e soquete que está trancada no lugar com um meio-twist lock baioneta.

Fig.36 – Conectores SC e ST

Manual de Redes Hiperligação para um vídeo sobre Conectores SC e ST: http://br.youtube.com/watch?v=uE9bnRwgWgo&feature=related

Conectores para cabos coaxiais

Conectores BNC BNC é um conector para cabos coaxiais (cabos que contêm 2 condutores, um central - fio grosso de cobre - e outro em forma de malha de fios de cobre envolvendo-o, sendo o condutor central isolado da malha por uma camada de plástico) utilizado em aplicações de rede de computadores, no transporte de sinais de aparelhos de medição de altas-frequências (osciloscópios por exemplo).

Fig.37 – Conector BNC

Hiperligação para um vídeo sobre Conectores BNC: http://www.youtube.com/watch?v=7MXcoS4vyYM&feature=related

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Conectores para cabos de pares entrançados

Conectores RJ45 O padrão Registered jack (RJ) especifica o RJ45 como um conector físico e os seus cabos. Quando as pessoas viam o conector do telefone na parede só associavam o nome RJ45, quando passaram a ver conectores parecidos para os computadores passaram a chamá-los também de RJ45. Daí, o conector ser chamado RJ45 do computador.

Fig.38 – Conector RJ45

Hiperligação para um vídeo sobre Conectores RJ45: http://br.youtube.com/watch?v=FFb5Ermcogk&feature=related

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Transmissões sem fios Ondas Infravermelhos Os raios infravermelhos podem ser utilizados (tal como em certos sistemas de uso doméstico: televisões, vídeos, automóveis, etc.) para transmitir sinais digitais entre computadores. Para tal, torna-se necessário que estes se encontrem relativamente próximos uns dos outros, por conseguinte, apenas poderão ser usados em LAN.

Fig.39 – Ondas Infravermelhas

Ondas de Rádio Ondas de rádio são radiações electromagnéticas com comprimento de onda maior e frequência menor do que a radiação infravermelha. São usadas para a comunicação em rádios amadores, radiodifusão (rádio e televisão), telefonia móvel. Usadas, principalmente, em difusão de rádio, estão também presentes na difusão de televisão, em sistemas de comunicação terrestre ou via satélite, radionavegação, radiolocalização e diatermia.

Fig.40 – Ondas de rádio

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Microondas Microondas são ondas electromagnéticas com comprimentos de onda maiores que os dos raios infravermelhos, mas menores que o comprimento de onda das ondas de rádio variando, consoante os autores, de 10 cm (3 GHz de frequência) até 1 mm (30 GHz de frequência).

Fig.41 – Ondas Microondas

Ondas Laser

Laser (cuja sigla em inglês significa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ou seja, Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de Radiação)

dispositivo

que

produz

radiação

electromagnética

com

características muito especiais: ela é monocromática (possui frequência muito bem definida) e coerente (possui relações de fase bem definidas), além de ser colimada (propaga-se como um feixe).

Fig.42 – Ondas Laser

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Ondas de Satélite Os satélites utilizados para telecomunicações ou transmissão de dados sob a forma digital encontram-se situados em órbitas geostacionárias, em torno do equador, a cerca de 30-40 Km da superfície terrestre. As ondas de satélite são utilizadas em comunicações intercontinentais ou abrangendo grandes distâncias geográficas e, normalmente, suportam uma largura de banda elevada (da ordem dos 500 MHz), embora estejam sujeitas a atrasos devido às grandes distâncias percorridas.

Fig.43 – Ondas de Satélite

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Cablagem estruturada O conceito de cablagem estruturada está associado à necessidade de planear os sistemas de cablagem de dados de forma a assegurar a sua longevidade, para isso é necessário que sejam genéricos e flexíveis de forma a assegurar que serão capazes de acompanhar a evolução técnica dos equipamentos activos e a evolução de todo o sistema de comunicações ao qual serve de suporte base. A cablagem estruturada deve integrar todos os sistemas de comunicação, nomeadamente não deve contemplar apenas a transmissão de dados, mas também os circuitos de voz (ligações telefónicas).

Fig.44 – Cablagem Estruturada

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Bastidores Os bastidores podem ser construídos com diversas configurações internas, adaptáveis a cada caso, onde podem ser encontradas bandejas fixas ou móveis, apoios laterais configuráveis, com ou sem alças, réguas de tomadas, disjuntores e tomadas de serviço, portas inteiriças ou ventiladas, numa ou duas folhas, porta frontal com fecho magnético e acabamento em vidro de segurança e uma série de outros itens que podem ser integrados ao projecto, de acordo com cada necessidade. Estes estão presentes na maioria das salas de controlo de grandes empresas, dentre elas bancos, empresas de petróleo, indústrias, seguradoras, empresas de engenharia e outras.

Fig.45/46 - Bastidores

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Padrões de rede

Ethernet Ethernet é uma tecnologia de interconexão para redes locais - Local Area Networks (LAN) - baseada no envio de pacotes. Ela define cabeamento e sinais eléctricos para a camada física, e formato de pacotes e protocolos para a camada de controle de acesso ao meio (Media Access Control - MAC) do modelo OSI. A Ethernet foi padronizada pelo IEEE como 802.3. A partir dos anos 90, ela tem sido a tecnologia de LAN mais amplamente utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outros padrões de rede como Token Ring, FDDI e ARCNET. A maioria das instalações modernas de Ethernet usam switches Ethernet em vez de hubs. A maior vantagem de utilizar o switch no lugar do hub é que restringe os domínios de colisão, o que causa menos colisão no meio compartilhado causando uma melhor performance na rede.

Fig.47 – Ethernet

Fig.48 – Esquema de uma Ethernet

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Token Ring Token Ring é um protocolo de redes que opera na camada física (ligação de dados) e de enlace do modelo OSI dependendo de sua aplicação. Usa um símbolo, que consiste numa trama de três bytes, que circula numa topologia em anel em que as estações devem aguardar a sua recepção para transmitir. Este protocolo foi descontinuado em detrimento de Ethernet e é utilizado actualmente apenas em infra-estruturas antigas. As redes Token Ring utilizam o cabo par trançado com blindagem de 150 ohms. É importante notar que a arquitectura Token Ring opera tipicamente a 4 Mbps ou 16 Mbps. Taxas mais altas estão a ser implementadas, especialmente com o aparecimento de cabos que conseguem operar a taxas muito maiores do que estas: 100 Mbps e 1 Gbps.

Fig.49 – Token Ring

Fig.50 – Esquema Token Ring

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FDDI O padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface) foi estabelecido pelo ANSI (American National Standards Institute) em 1987. Este abrange o nível físico e de ligação de dados. As redes FDDI adoptam uma tecnologia de transmissão idêntica às das redes Token Ring, mas utilizando, vulgarmente, cabos de fibra óptica, o que lhes concede capacidades de transmissão muito elevadas (em escala até de Gigabits por segundo) e a oportunidade de se alargarem a distâncias de até 200 Km, conectando até 1000 estações de trabalho. Estas particularidades tornam esse padrão bastante indicado para a interligação de redes através de um backbone – nesse caso, o backbone deste tipo de redes é justamente o cabo de fibra óptica duplo, com configuração em anel FDDI, ao qual se ligam as sub-redes. FDDI utiliza uma arquitectura em anel duplo.

Fig.51 – FDDI

Fig.52 – Esquema FDDI

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Arcnet ARCnet (Attached Resource Computer Network) é uma rede local (LAN) Protocolo, para efeitos semelhantes em Ethernet ou Token Ring. ARCnet foi amplamente disponível a primeira rede de microcomputadores e tornou-se popular em 1980 para a burótica tarefas.

Fig.53 – Esquema de uma Arcnet

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Topologias de rede

A topologia de rede descreve como é o layout duma rede de computadores através da qual há o tráfego de informações, e também como os dispositivos estão conectados a ela. Há várias formas nas quais se pode organizar a interligação entre cada um dos nós (computadores) da rede. Topologias podem ser descritas fisicamente e logicamente. A topologia física é a verdadeira aparência ou layout da rede, enquanto que a lógica descreve o fluxo dos dados através da rede.

Fig.54 – Topologias de rede

Bus ou Barramento Rede em

barramento é uma topologia

de rede em que todos

computadores são ligados num mesmo barramento físico de dados. Quando um computador estiver a transmitir um sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador tentar enviar outro sinal ao mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a transmissão. Essa topologia utiliza cabos coaxiais. Para cada barramento existe um único cabo, que vai de uma ponta a outra. O cabo é seccionado em cada local onde um micro será inserido na rede. Com o seccionamento do cabo formam-se duas pontas e cada uma delas recebe um conector BNC.

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Fig.55 – Topologia em barramento

Vantagens:

Fácil de instalar Rapidez na ligação de novos micros É relativamente económica Usa menos cabos que as outras topologias

Desvantagens:

Dependência do meio físico Somente uma transmissão por vez Dificuldade de diagnosticar falhas ou erros Dificuldade de mudar ou mover nós

Anel Na topologia em anel os dispositivos são conectados em série, formando um circuito fechado (anel). Os dados são transmitidos unidirecionalmente de nó em nó até atingir o seu destino. Uma mensagem enviada por uma estação passa por outras estações, através das retransmissões, até ser retirada pela estação destino ou pela estação fonte. Há uma queda na confiabilidade para um grande número de estações. A cada estação inserida, há um aumento de retardo na rede. É possível usar anéis múltiplos para aumentar a confiabilidade e o desempenho.

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Fig.56 – Topologia em anel

Vantagens:

Método de acesso simplificado Desempenho uniforme Pequeno comprimento dos cabos

Desvantagens:

Dependência dos computadores Difícil inclusão de outro micro A falha de um nó provoca a falha da rede

Estrela A mais comum actualmente, a topologia em estrela utiliza cabos de par trançado e um concentrador como ponto central da rede. O concentrador encarrega-se de retransmitir todos os dados para todas as estações, mas com a vantagem de tornar mais fácil a localização dos problemas, já que se um dos cabos, uma das portas do concentrador ou uma das placas de rede estiver com problemas, apenas o nó ligado ao componente defeituoso ficará fora da rede. Esta topologia aplica-se apenas a pequenas redes, já que os concentradores costumam ter apenas oito ou dezasseis portas.

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Fig.57 – Topologia em estrela

Vantagens:

Rapidez na ligação de novos micros Fácil detecção de falhas Segurança

Desvantagens:

Dependência do ponto central Quantidade de cabos Nó central, mais complexo.

Árvore A

topologia

árvore

essencialmente

uma

série

barras

interconectadas. Geralmente existe uma barra central onde outros ramos menores se conectam. Esta ligação é realizada através de derivadores e as conexões das estações realizadas do mesmo modo que no sistema de barra padrão. Cuidados adicionais devem ser tomados nas redes em árvores, pois cada ramificação significa que o sinal deverá propagar-se por dois caminhos diferentes. A menos que estes caminhos estejam perfeitamente associados, os sinais terão velocidades de propagação diferentes e reflectirão os sinais de diferente maneira.

Manual de Redes No geral, redes em árvore, vão trabalhar com taxa de transmissão menores do que as redes em barra comum, por estes motivos.

Fig.58 – Topologia em árvore

Vantagens:

Isola partes do sistema

Pequena estruturação

Desvantagens:

Mais cabo

Rede complexa sem isolamento

Híbrida É a topologia mais utilizada em grandes redes. Assim, adequa-se a topologia de rede em função do ambiente, compensando os custos, expansibilidade, flexibilidade e funcionalidade de cada segmento de rede. Muitas vezes acontecem demandas imediatas de conexões e a empresa não dispõe de recursos, naquele momento, para a aquisição de produtos adequados para a montagem da rede. Consideremos o caso dum laboratório de testes computacionais onde o número de equipamentos é flutuante e que não admite um layout definido.

Manual de Redes A aquisição de concentradores ou comutadores pode não ser conveniente, pelo contrário até custosa.

Fig.59 – Topologia em híbrida

Malha Os computadores e redes locais ligam-se entre si, ponto a ponto, através de cabos e dispositivos de interligação adequados, formando como uma malha, sem uma configuração bem definida. Usada nas WAN’s – redes que cobrem vastas áreas geográficas – onde os vários locais se ligam uns aos outros frequentemente com base em linhas telefónicas preexistentes. O papel fundamental cabe, neste caso, aos dispositivos de interligação (routers, por exemplo) que se encarregam do encaminhamento das mensagens através dos vários nós da malha constituída essencialmente por esses mesmos dispositivos de interligação.

Fig.60 – Topologia em malha

Vantagens:

Muito imune a falhas

Desvantagens:

Mais cabo

Difícil isolar falhas

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Protocolos de comunicação TCP/IP O conjunto de protocolos TCP/IP é

conjunto de protocolos

comunicação entre computadores em rede. O seu nome vem dos dois protocolos mais importantes do conjunto: o TCP (Transmission Control Protocol - Protocolo de Controle de Transmissão) e o IP (Internet Protocol - Protocolo de Interconexão). O conjunto de protocolos pode ser visto como um modelo de camadas, onde cada camada é responsável por um grupo de tarefas, fornecendo um conjunto de serviços bem definidos para o protocolo da camada superior. As camadas mais altas estão logicamente mais perto do usuário (chamada camada de aplicação) e lidam com dados mais abstractos, confiando em protocolos de camadas mais baixas para tarefas de menor nível de abstracção. Hoje, a maioria dos sistemas operacionais comerciais incluem e instalam a pilha TCP/IP por padrão. Para a maioria dos usuários, não há nenhuma necessidade de procurar por implementações. O TCP/IP é incluído em todas as versões do Unix e Linux, assim como no Mac OS X e no Microsoft Windows.

Fig.61 – Esquema TCP/IP

Fig.62 – Camadas do protocolo

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IPX/SPX IPX é um protocolo proprietário da Novell. O IPX opera na camada de rede. O protocolo Novell IPX/SPX ou Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange é um protocolo proprietário desenvolvido pela Novell, variante do protocolo "Xerox Network Systems" (XNS). IPX é o protocolo nativo do Netware - sistema operacional cliente-servidor que fornece aos clientes serviços de compartilhamento de arquivos, impressão, comunicação, fax, segurança, funções de correio electrónico, etc. O IPX/SPX tornou-se proeminente durante o início dos anos 80 como uma parte integrante do Netware, da Novell. A diferença principal entre o IPX e o XNS está no uso de diferentes formatos de encapsulamento Ethernet. O SPX verifica e reconhece a efectivação da entrega dos pacotes a qualquer nó da rede pela troca de mensagens de verificação entre os nós de origem e de destino. A verificação do SPX inclui um valor que é calculado a partir dos dados antes de transmiti-los e que é recalculado após a recepção, devendo ser reproduzido exactamente na ausência de erros de transmissão. Como o NetBEUI, o IPX/SPX é um protocolo relativamente pequeno e veloz numa LAN. Mas, diferentemente do NetBEUI , ele suporta roteamento. A Microsoft fornece o NWLink como versão do IPX/SPX. É um protocolo de transporte e é roteável.

Fig.63 – Esquema IPX/SPX

Fig.64 – Camadas do protocolo

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NetBEUI O protocolo NetBEUI da Microsoft (NetBIOS Extended User Interface) é na realidade uma extensão da camada de link de dados da LAN usada para encapsular comandos do NetBIOS. Existem dois tipos de frames NetBEUI: os frames de informação numerados (I-Frames) usados para fornecer fluxo de dados em sequência, confiável, e os frames

informação

não

numerados

(UI-Frames),

usados

para

fornecer

datagramas. O NetBIOS define uma interface de camada de sessão para a funcionalidade de transporte e de rede do NetBEUI. O NetBIOS é um protocolo, foi implementado dentro de vários ambientes de rede, incluindo MS-Net e LAN Manager da Microsoft, PC Network e LAN Server da IBM e Netware da Novell. Nalguns ambientes de rede, a interface de sessão do NetBIOS é usada para acessar outras camadas de transporte e rede. Por exemplo, no LAN Manager, a interface NetBIOS pode ser usada para acessar qualquer mecanismo de transporte NetBEUI, TCP/IP ou XNS. No Netware, a interface NetBIOS é usada para acessar SPX/IPX ou TCP/IP. NetBIOS oferece serviços de comunicação baseados em conexão e sem conexão (datagrama). Os

serviços

IPC

NetBIOS

podem

ser

usados

para

implementar

cliente/servidor, processamento de filtro ou comunicação ponto-a-ponto. Todos os serviços NetBIOS são oferecidos como comandos formatados dentro de uma estrutura de dados de controle, chamada NCB (Network Control Block). Através de uma chamada de sistema, a aplicação passa os campos do NCB para o NetBIOS.

Fig.65 – Esquema NetBEUI

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Bibliografia

Estes são alguns dos sites onde fiz a pesquisa desta informação:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_de_computadores http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_OSI http://pt.wikipedia.org/wiki/Sinal_anal%C3%B3gico http://pt.wikipedia.org/wiki/Sinal_digital http://pt.wikipedia.org/wiki/Internet http://pt.wikipedia.org/wiki/Intranet http://pt.wikipedia.org/wiki/Extranet http://esmf.drealentejo.pt/pgescola/g2t10/html/cartip/tiptrans/ser_par.htm http://pt.wikipedia.org/wiki/Router http://pt.wikipedia.org/wiki/Placa_de_rede http://pt.wikipedia.org/wiki/Modem http://esmf.drealentejo.pt/pgescola/g2t10/html/compfis/mft/trasemfi/infrve rm.htm http://esmf.drealentejo.pt/pgescola/g2t10/html/compfis/mft/trasemfi/satelit e.htm http://pt.wikipedia.org/wiki/BNC

http://www.dei.isep.ipp.pt/~andre/documentos/cablagem-estruturada.html