redes padroes e cabeamento

Redes de ComputadoresProfessor: Mauro Jansen

Redes de Computadores

Padrões e dispositivos

Objetivos

� Conhecer a importância da padronizaçãono âmbito das redes de computadores e osórgãos que atuam na padronização

� Conhecer o padrão Ethernet

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Introdução, histórico e conceitos 2

� Conhecer o padrão Ethernet� Conhecer os tipos, características e componentes de cabeamento de redes

Padronização



Importância da padronização

• Para garantir o sucesso das tecnologias, de modo que produtos de diversos fabricantes funcionem em compatibilidade de forma globalizada

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• A padronização deve ser realizada em consenso e com cautela.

• Diversas entidades estabelecidas atuam na padronização de tecnologias de redes


Introdução, histórico e conceitos

Entidades de padronização gerais

Entidade Atuação

ISO (InternationalStandards Organization)

Todos tipos de padrões: desde parafusos e porcas até revestimento de postes de telecomunicações. Ex.: modelo de referência OSI e o protocolo IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System ou Sistema Intermediário para Sistema Intermediário).

IEEE (Institute of Maior organização profissional do mundo na



IEEE (Institute of Electrical and EletronicsEngineers)

Maior organização profissional do mundo na área de publicação de jornaisEspecializados na área de Telemática. Possui um grupo de padronização quedesenvolve padrões nas áreas de Engenharia Elétrica e de Informática. Ex.: padrão IEEE 802 para redes Ethernet

ITU-T (International Telecommunications Union)

Formular e propor recomendações para telecomunicações. Ex.: padrão GPON (GigabitPassive Optic Network ITU-T.984.1-4)

Entidades de padronização direcionadas à Internet

• A Internet é uma rede pública mundial e autônoma baseada em padrões abertos

• Tem mecanismos próprios de padronização• Não existe uma autoridade central que controle seu funcionamento.

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seu funcionamento. • Existem várias organizações que colaboram no estabelecimento de padrões e políticas gerais de operação para permitir a interoperabilidade das diversas redes que compõem a Internet,




Entidade Atuação

IETF (Internet Engineering Task Force)

Identifica, prioriza e endereça assuntos considerados de curto prazo, incluindo protocolos, arquitetura e operações de serviços, publicando-os na Internet por meio de RFC (Request for Comments, documentos que especificam padrões e serviços para aInternet e para o modelo de referência TCP/IP)



Internet e para o modelo de referência TCP/IP) numeradas em nordem cronológica.

IRTF (Internet Research Task Force)

Desenvolve assuntos estratégicos de longo prazo, incluindo esquemas de endereçamento e novas tecnologias.

IANA (The Internet Assigned Numbers Authority)

Coordenar a distribuição de endereçosIP entre as diversas redes de computadores que se conectam à Internet


Entidade Atuação

CGI.br (Comitê Gestor de Internet no Brasil)

Órgão criado pelo MinCT em 1995 para tratar do desenvolvimento, padrões, treinamentos e procedimentos, dados estatísticos da internet no Brasil, além de gerenciar os domínios .br e a atribuição de endereços IPs no Brasi

NIC.br (Núcleo de Órgão criado pelo CGI.br para ajudá-lo a



NIC.br (Núcleo de Informação e Coordenação do Ponto BR)

Órgão criado pelo CGI.br para ajudá-lo acumprir suas funções. O NIC.BR por sua vez delega funções a outros departamentos,como Registro.br, CERT.br, CETIC.br, CEPTRO.br e W3C

Registro.br Registro de nomes de domínio, a administração e a publicação do DNS para o domínio <.br>

CERT.br (Centro de Estudos, Resposta e Tratamento de Incidentes de Segurança no Brasil)

Tratar incidentes de segurança em computadores, envolvendo redes conectadas à Internet brasileira


Entidade Atuação

CETIC.br (Centro de Estudos sobre as Tecnologias da Informação e da Comunicação )

Coordenação e publicação de pesquisas sobre a disponibilidade e uso da Internet no Brasil, para fins de políticas públicas

CEPTRO.br (Centro de responsável por serviços e projetos



CEPTRO.br (Centro de Estudos e Pesquisas em Tecnologias de Redes e Operações)

responsável por serviços e projetos relacionados principalmente àinfraestrutura da Internet no Brasil e ao seu desenvolvimento. também mede a qualidade da Internet, divulga a Hora Legal Brasileira via NTP e dissemina o protocolo IPv6 no país através de cursos gratuitos

Padrões Ethernet



Padrão Ethernet

• Padrão desenvolvido em 1973 no PARC, laboratório de desenvolvimento da Xerox, em Palo Alto, EUA

• “Ether” era o termo usado para descrever

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• “Ether” era o termo usado para descrever o meio de transmissão,

• Primeira versão: 2.94 megabits, cabos coaxiais, até 256 estações



Padrão Ethernet

• Evoluiu para 10 Mbps e gerou diversos padrões Ethernet

• Definem em detalhes a forma como os dados são organizados e transmitidos

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dados são organizados e transmitidos• Permite que produtos de diversos fabricantes funcionem em conjunto



Controle de acesso aos meios (MAC) nas redes Ethernet

• Usa o CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Colision Detection)

• CSMA consiste no acesso múltiplio ao meio onde apenas uma estação pode enviar de cada vez– Antes de transmitir dados a estação irá “ouvir” o cabo

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– Antes de transmitir dados a estação irá “ouvir” o cabo e só envia se nenhuma outra estiver transmitindo

• O CD consiste na detecção de colisões através do monitoramento das transmissões no cabo por cada estação e do uso de um algoritmo



Controle de acesso aos meios (MAC) nas redes Ethernet: CSMA/CD



Algoritmo CSMA/CD para transmissão

1. Se ninguém está transmitindo, pode-se transmitir imediatamente;

2. Se alguém está transmitindo, continue a examinar os meios até que estejam ociosos e então comece a transmitir imediatamente

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então comece a transmitir imediatamente3. Se uma colisão é detectada durante uma transmissão, transmita sinal de alerta para todas as estações pararam a transmissão

4. Após o alerta, aguardar um intervalo de tempo aleatório dentro de um certo limite



IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers

• Organização sem fins lucrativos responsável por vários padrões relacionadosà comunicações, eletricidade computação e tecnologia

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• Gerencia e desenvolve os padrões Ethernet• O grupo IEEE 802 LAN/MAN Standards Comittee trata dos padrões de rede



Subgrupos IEEE 802 LAN/MAN Standards

• 802.3: padrões de redes Ethernet a cabo• 802.11: grupo para redes wireless

– 802.11b, 802.11ª. 802.11g, 802.11i, 802.11n

• 802.15.1: padrões referentes ao

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• 802.15.1: padrões referentes ao Bluetooth

• 802.16: redes wireless de longa distância. Exemplos: WiMAX, LTE, 3G



802.3 (padrões de 10 megabits)

Padrão Cabo Topologia física

Dist. Máx.

Máx.nós

10BASE-2 Coaxial RG58 Barramento 185m 30

10BASE-5 Coaxial RG8/11 Barramento 500m 100

10BASE-T UTP Cat.3 Estrela 100m

10BASE-F Fibra ótica Estrela 2.000m

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10BASE-F Fibra ótica Estrela 2.000m



� O padrão 10BASE-T foi o primeiro a usar cabos de par trançado (o “T” vem de Twisted-pair), mas ainda de categoria 3

� O padrão 10BASE-F foi pouco popular devido ao alto custo de cabeamento

802.3u (padrões de 100 megabits) (1995)

Padrão Cabo Topologiafísica

Dist.máx.

Freq.

100BASE-TX UTP Cat.5 Estrela 100m 31.25MHz

100BASE-T4 UTP Cat.3 Estrela 500m 12.5MHz

100BASE-FX Fibra ótica Estrela 2.000m



� O padrão 100BASE-TX é usado em mais de 80% das instalações atuais, dando suporte ao modo full-duplex com switch e usando apenas 2 pares de fios

100BASE-FX Fibra ótica Estrela 2.000m

802.3z (Gigabit Ethernet) (1998)


Dist.máx.

Freq.

1000BASE-LX Fibra ótica Estrela 550m-2Km

1000BASE-SX Fibra ótica Estrela 220-500m 160-200MHz

1000BASE-CX STP, SSTP Estrela 25m



1000BASE-CX STP, SSTP Estrela 25m1000BASE-T UTP Cat.5 Estrela 100mO 1000BASET:� usa 4 pares de cabos e um sistema de sinalização mais complexo (PAM5)

� É mais exigente em relação à qualidade do cabeamento: mais sensível à interferências, ao uso de cabos com mais de 100m

� Requer placas de rede com barramento PCI-Express

10GbE (10 Gigabit Ethernet) (1998)


Dist.máx.

Obs.

10GBASE-LR Fibra ótica Estrela 10Km Lasers 1310nm

10GBASE-ER Fibra ótica Estrela 40Km Lasers 1550nm

Para LONGA DISTÂNCIA, com fibra MONOMODO:



10GBASE-ZR Fibra ótica Estrela 80Km


Dist.máx.

Obs.

10GBASE-SR Fibra ótica Estrela 300m Short-wave laser

10GBASE-LRM Fibra ótica Estrela 220m

Para CURTA DISTÂNCIA, com fibra MULTIMODO:

10GbE (10 Gigabit Ethernet) (1998)


Dist.máx.

Freq.

10GBASE-CX4 Twinax:4 par Estrela 15m10GBASE-T UTP Cat.6 Estrela 55m 400MHz

Para CURTA DISTÂNCIA, com cabos de cobre:



10GBASE-T UTP Cat.6 Estrela 55mUTP Cat.6A Estrela 100m 500MHz

� A enorme base já instalada de pontos com cabos 5 ou 5e representa uma grande barreira à popularização das redes de 10Gb

� Muitos ainda estão migrando dos 100 para 1000 Mb� A adoção em massa das redes 10Gb ainda deve demorar uma década

Cabeamento



Tipos de cabos de rede

• Cabos de cobre– Coaxiais: usados em antenas para redes wireless e algumas redes antigas

– Par trançado: os mais comuns

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• Fibra óptica: usados principalmente em links de longa distância



Porque cabos coaxiais não são mais utilizados

• São mais propensos a mal contato• Conectores mais caros• Cabos menos flexíveis• Podem ser usados apenas em redes de 10

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• Podem ser usados apenas em redes de 10 megabits

• Exceções: padrões 1000BASE-CX e 10GBASE-CX4, que usam cabos twinax



Desafios na fabricação de cabos de rede de cobre

• Transmitem sinais elétricos em frequências muito altas e a longas distâncias

• São muito vulneráveis a interferências eletromagnéticas

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eletromagnéticas• É preciso minimizar ao máximo as impurezas durante a sua fabricação

• O entrelaçamento dos pares de cabos nos cabos de par trançado é um fator crítico



Cabos par trançado sem blindadagem (UTP)



blindadagem (UTP)

Cabos de par trançado

• 4 pares de fios de cobre trançados entre si• Isso cria uma barreira eletromagnética, protegendo de interferências

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• Observe cada par têm um padrão de trança diferente, para evitar que interfiram com os vizinhos



Tranças e polarização como blindagem eletromagnética

• Para potencializar o efeito de blindagem eletromagnética, cada fio no par envia uma cópia invertida da transmissão do outro



Apresentação do cabo de par trançado

• Os cabos são vendidos originalmente em caixas de 300 metros ou 1.000 pés (que equivale a 304.8 m), mas podem ser comprados avulsos:



Uma caixa de cabo 5e custa em média R$ 200,00 (2015)

Categorias de cabos de par trançado

• Diante dos fatores críticos apresentados, os cabos de par trançado são classificados em categorias que indicam a qualidade e a frequência máxima suportada por ele– Categorias: Cat 1 até cat 7

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– Categorias: Cat 1 até cat 7

• Os cabos cat 5 e cat 5e são mais comuns por serem suficientes tanto para redes 100 quanto 1000 mbps

• Os cabos cat 6 e 6a estão se popularizando



Categorias de cabo par trançado

Cate-goria

Velocidade máxima

Freq. Redes Dist. Obs

1 e 2 Não adequadas em redes atuais

- - Não são mais reconhecidos pela TIA

3 100 Mbps 16 MHz 10BASE-T 100BASE-T4

100m

4 16 Mbps 20 MHz 10BASE-T 100m Não são mais

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4 16 Mbps 20 MHz 10BASE-TToken ring

100m Não são mais reconhecidos pela TIA

5 / 5e 1000 Mbps 100 MHz 100BASE-TX1000BASE-T

100m 5e substituiu cat 5

6 10 Gbps 200 MHz 10GBASE-T 55m

6A 10 Gbps 500 MHz 10GBASE-T 100m A=Augmented

7 100 Gbps ? Em desenvolvimento



Cabo UTP cat. 6A

• O cabo UTP cat 6A tem um espaçador para distanciar os pares e reduzir o crosstalk(interferência) entre os mesmos



Cabos par trançado com blindagem



Cabos par trançado com blindagem(FTP, STP, SSTP)

Cabos FTP (Foiled Twisted Pair)

• Usam blindagem mais simples (folha de aço ou de liga de alumínio) envolvendo todos os pares do cabo

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• Não protege do crosstalk (interferência entre os pares)



Cabos STP (Shielded Twisted Pair)

• Usam uma blindagem individual para cada par de cabos

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• Reduz o crosstalk• Melhora tolerância em relação à distância



Cabos SSTP (Screened Shielded Twisted Pair)

• ... Ou SFTP (Screened Foiled Twisted Pair)

• Têm blindagem individual para cada par e também blindagem externa

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• Especialmente resistentes a interferências externas

• Pouco práticos para uso geral por serem mais caros e pouco flexíveis



Conectores para cabos par trançado

RJ-45 Cat.5e RJ-45 Cat.6 blindado



RJ-45 Cat.5e RJ-45 Cat.6 blindado

Conector keystone jack (fêmea p/ tomada de parede)

Cabos x conectores

• Os cabos, conectores (e demais componentes) devem ser da mesma categoria

• Cabos blindados podem ser combinados

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• Cabos blindados podem ser combinados com conectores blindados



Cabos stranded x cabos sólidos

• Nos cabos stranded (de várias fibras, também chamados de patch) os 8 fios internos são compostos por fios mais finos

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• São usados preferivelmente para interconexões curtas (do PC à parede ou do switch ao patch panel). Para uso geral os cabos sólidos são mais recomendados

• Cabos stranded Não devem ultrapassar 10m



Cabo sólido Cabo stranded

Cabos de fibra óptica



Cabos de fibra óptica: o fio de fibra

• Usa o fenômeno da refração interna total para transmitir feixes de luz a longas distâncias

• Fios de vidro muito finos (aprox 125 microns), feitos de sílica com alto grau de pureza e compostos por:



Núcleo

Cadding ou casca: camada com índice de refração mais baixo

Coating ou buffer: camada protetora mais espessa

Cabos de fibra óptica: estrutura

• O cabo resultante é protegido por uma malha de fibras protetoras (de fibras de kevlar) e por uma outra cobertura plástica (jacket ou jaqueta):



Cabos de fibra óptica: quantidade de fios no cabo

• Um único fio

• Redes locais (curta distância)

• Vários fios

• Usado em links de longa distância / telecom

• Prevêem cabos adicionais (dark fiber: fibra escura)

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(dark fiber: fibra escura)



Fibra OpticaMultimodo x Monomodo

Multimodo ou MMF(multimode fiber)

Monomodo ou SMF (Singlemode fiber)

Núcleo mais espesso (62.5 microns) e casca de 125 microns

Núcleo mais fino (8 a 10 microns) e casca de 125 microns

Mais baratas Custo elevado

Instalação mais simples devido à Manuseio difícil

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Instalação mais simples devido à maior espessura

Manuseio difícil

Permite usar lasers ou LEDs Uso apenas com lasers

Voltadas apenas para curta distância (550m no gigabitEthernet e 300m no 10 Gb), devido à maior atenuação do sinal luminoso

Voltadas para longas distâncias (até 80 Km no padrão 10 Gb)



Fibra OpticaMultimodo x Monomodo



Vantagens e desvantagens da fibra óptica

Vantagens Desvantagens

Imunidade a interferências eletromagnéticas

Fragillidade dos cabos sem encapsulamento

Maior capacidade de transmissão, a grandes distâncias e com menorquantidade de repetidores

Custo elevado, apesar da fartura de matéria-prima



quantidade de repetidores

Maior durabilidade comparada com os fios de cobre

Como os cabos de par trançado suportam até 10 G bits, só é vantagem usar fibra óptica onde os 100m máximos do par

trançado não são suficientes e o uso de switches ou repetidores para estender o sinal não é viável ou está em

curso uma migração para fibra óptica a longo prazo

Conectores para fibra óptica

• Tipos de conectores– ST– SC– LC: popularidade crescente, pode tornar-se padrão– MT-RJ: formato compacto; em ascensão, mas ainda

Mais usados até pouco tempo

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– MT-RJ: formato compacto; em ascensão, mas ainda restrito

• Cada conector oferece vantagens sobre os concorrentes

• A escolha depende dos equipamentos que pretende-se usar



Conectores para fibra óptica:LC (Lucent Connector)

• Miniaturizado• Desenvolvido pela Lucent• Popular sobretudo em fibra monomodo e transceivers 10 Gb Ethernet



Conectores para fibra óptica:ST (Straight Tip)

• Mais antigo; popular na década de 1990, vem perdendo espaço para o LC e outros recentes

• Estilo baioneta, lembra um conector BNC• Popular para uso com fibra monomodo



Conectores para fibra óptica:SC

• Popular até início do ano 2000, em redes Gigabit com cabos multimodo ou monomodo

• Simples e eficiente, porém perde espaço para o LC

• Desvantagem: tamanho avantajado

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• Desvantagem: tamanho avantajado



Conectores para fibra óptica:MT-RJ

• MT-RJ: Mechanical Transfer Registered Jack

• Padrão novo: ferrolho quadrado c/ dois orifícios para combinar as duas fibras em um único conector, pouco maior que um RJ-11, de telefones

• Crescendo em popularidade, substituindo SC e ST com

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• Crescendo em popularidade, substituindo SC e ST com cabo multimodo

• Não é muito adequado para fibra monomodo



Detalhes sobre conectores de fibra óptica

• Todos têm um tubo central chamado de ferrolho, por onde passa o fio de fibra

• A ponta do fio de fibra deve ser sempre limpa antes da conexão e ficar protegida

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limpa antes da conexão e ficar protegida com a capa plástica antes do uso



Preparação e polimento de cabos de fibra óptica

• Exige equipamento especial e manuseio cuidadoso

• Duas fases:– Preparo: desencape, limpeza e colagem

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– Preparo: desencape, limpeza e colagem– Polimento



Preparação e polimento de cabos de fibra óptica

• Preparo– Retirar capa plástica

– Retirar a malha de fibra de kevlar, ficando exposto um fio muito fino (cabo de fibra e seu revestimento)

– Limpar o fio com álcool isopropilico

– Colar o fio ao conector com cola de epoxy ou outro adesivo, de

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– Colar o fio ao conector com cola de epoxy ou outro adesivo, de acordo com o conector

• Polimento– Polir a ponta usando um suporte especial e várias micro lixas progressivamente

– Examinar a ponta em microscópio (uma ponta irregular obstrui a passagem do sinal luminoso)



Cabo de fibra óptica na prática

• Usam um único par de fibras em vez de 4 pares como nos cabos de par trançado

• Pequenas instalações: é mais simples e mais barato comprar cabos prontos, no tamanho desejado

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desejado



Cabo de 10m c/ conectores LC: +- R$ 60,00

Splicing: emenda de cabos de fibra óptica

• Unir dois fios de fibra para extensão ou emenda

• Dois métodos:– Fusão

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– Fusão– Mecânico



Splicing por fusão

• Um pequeno arco elétrico solda as duas fibras criando uma junção permanente;

• Aparelhos de fusão semi-automatizados são de auto custo: a partir de US$ 15.000



Splicing mecânico

• Usa uma emenda de aplicação manual• Os fios são juntados com ajuda de um suporte e colados com uma resina especial



Transceivers

• Equipamento que transforma os sinais ópticos do cabo de fibra em sinais elétricos a serem enviados ao switch e vice-versa

• Apesar de pequenos, são quase sempre a parte mais cara do link de fibra óptica



Conversor externo fibra SC 10/100 x RJ-45

Transceiver para ligação em baia de switch

FIM



FIM