CURSO BASICO EM REDES - PARTE VIII

1.8 – Redes Wireless

Redes wireless se tornaram uma boa opção de comunicação entre computadores nos dias de hoje. Essas redes operam de maneira similar as redes cabeadas, com uma única diferença, não há cabos ligando os computadores da rede. A grande vantagem de uma rede wireless, é a mobilidade, ou seja, o usuário se possuir um notebook por exemplo, pode se movimentar livremente ao longo de uma área, não estando restrito a um local fixo como nas redes cabeadas. Isso gera comodidade , flexibilidade e rapidez na instalação de uma rede, já que boa parte do tempo gasto na instalação de uma rede cabeada é justamente na passagem dos cabos. A popularidade das redes wireless aumenta a cada dia que passa, principalmente entre os usuários domésticos. A queda nos preços dos dispositivos aliado ao surgimento de padrões cada vez mais velozes, vem colaborando para a sua popularização tanto no ambiente doméstico quanto nas corporações. Mas, mesmo com todos esses fatores, ainda é muito dispendioso implementar uma rede wireless se comparado com as redes cabeadas em pequenas empresas. As aplicações de uma rede wireless são diversas.

Nas empresas, redes wireless são comumente implementadas tendo como finalidade estender os limites da rede existente para além da conectividade física. Ainda estamos muito longe do dia em que uma rede wireless substituirá uma rede LAN em uma empresa, ainda mais agora com o advento da Gigabit Ethernet.

As redes wireless, em um futuro próximo, tem tudo para ser um grande boom, uma grande onda, que contagiará a todos, como foi a internet no ínicio dos anos 90.

1.8.1 – Tipos de Redes Wireless

As redes wireless podem ser empregadas em dois tipos de situações e por que não dizer, divididas em 2 grandes grupos, de acordo com a tecnologia empregada.

» LANs

» Computação móvel

1.8.1.1 – LANs

Uma rede wireless típica opera de maneira similar uma rede cabeada. Usuários se comunicam como se eles estivessem usando cabos. Existe um dispositivo de conexão denominado ponto de acesso que serve como interface entre os clientes wireless e a rede cabeada. Ele serve como interface porque possui uma antena e uma porta RJ-45 para ser ligado a LAN, sendo responsável pela passagem de dados entre os clientes wireless e a rede cabeada. Esse tipo de aplicação é muito usado nas empresas.


Figura 1.45 – Laptop conectando a rede LAN através do ponto de acesso.

WLANs usam 4 técnicas para transmissão de dados:

» Infravermelho

» Laser

» Banda estreita

» Espalhamento de espectro

1.8.1.1.1 - Infravermelho

Um feixe de luz infravermelho é usado para carregar dados entre os dispositivos. O sinal gerado precisa ser muito forte por causa da interferência que sinais fracos estão sujeitos a outras fontes de luz, como a luz solar por exemplo. Muitos laptops e impressoras, já vem de fábrica com uma porta de infravermelho.

Este método pode transmitir em altas taxas por causa da alta largura de banda da luz infravermelha. Uma rede de infravermelho pode operar a 10 Mbps. Embora seja uma taxa atraente, um grande limitador para o uso dessa técnica é a distância máxima de 30 metros. Um outro fator também desencoraja o seu uso no ambiente empresarial, a susceptibilidade a interferência de luz forte ambiente, muito comum nos escritórios.


Figura 1.46 – Um laptop se comunicando com uma impressora usando o infravermelho.

1.8.1.1.2 - Laser

Similar ao infravermelho, porém deve haver uma linha de visada direta entre os dispositivos para que haja comunicação. Qualquer objeto que esteja no caminho do feixe bloqueará a transmissão.

1.8.1.1.3 - Banda estreita

Nessa técnica o transmissor e o receptor são ajustados para operar na mesma freqüência, similar a operação de uma estação de rádio. Não é necessário linha de visada direta entre eles, já que o alcance do sinal é de 3000 metros. Porém como o sinal é de alta freqüência está sujeito a atenuações causadas por prédios, árvores e afins. Este serviço é um serviço licenciado, ou seja, precisa de autorização para estar operando. A taxa de transmissão é baixa, da ordem de 4.8 Mbps.

1.8.1.1.4 - Espalhamento de espectro

É o método utilizado em WLANs. Nessa técnica o sinal é enviado sobre uma faixa de freqüências, evitando muitos dos problemas encontrados no método anterior. Para que haja comunicação linha de visada entre o transmissor e o receptor é fundamental. Essa técnica permite a criação de uma verdadeira rede wireless. Dois computadores equipados com adaptadores de espalhamento de espectro juntamente com um sistema operacional de rede, podem atuar como uma rede ponto a ponto sem cabos. Hoje em dia a taxa que pode ser alcançada é da ordem de 54 Mbps para uma distância de 300 metros. Quanto maior a distância a ser coberta, menor será a taxa, podendo chegar a um mínimo de 1 Mbps.

1.8.1.2 – Computação Móvel

Redes wireless móveis usam portadoras de telefonia e serviços públicos para enviar e receber sinais usando:

» Comunicação de rádio em pacotes

» Redes de celular

» Estações de satélite

Usuários móveis podem usar essa tecnologia com computadores portáteis ou PDAs para trocar e-mails, arquivos ou outras informações.

Enquanto essa forma de comunicação é conveniente, em contrapartida ela é lenta. As taxas de transmissão variam de 8 Kbps a 19.2 kbps. As taxas caem mais ainda quando correção de erro é utilizada.

Computação móvel incorpora adaptadores wireless que usam tecnologia de telefonia celular para conectar a computadores portáteis. Computadores portáteis usam pequenas antenas para se comunicar com torres de rádio em sua área. Satélites coletam os sinais de computadores portáteis e dispositivos de rede móveis

1.8.1.2.1 – Comunicação de rádio em pacotes

O sistema divide os dados a serem transmitidos em pacotes. Um pacote é uma unidade de informação transmitida como um todo de um dispositivo para o outro na rede.

Esses pacotes de rádio são similares a outros pacotes de rede e incluem:

» Endereço origem

» Endereço destino

» Informação de correção de erro

Os pacotes são linkados a um satélite que os difunde. Somente dispositivos com o endereço correto receberão os pacotes.

1.8.1.2.2 – Redes de Celular

Usa a mesma tecnologia e alguns dos mesmos sistemas utilizados na telefonia celular. Ela oferece transmissão de dados sobre redes de voz analógicas existentes entre chamadas de voz quando o sistema não está ocupado. É uma tecnologia muito rápida que sofre somente pequenos atrasos, tornando-a suficientemente confiável para transmissões em tempo real. As mais conhecidas são a GSM e a GPRS.

Como em outras redes wireless há uma maneira de ligar a rede celular a uma rede cabeada. Uma interface Ethernet (EUI) pode proporcionar essa conexão.

1.8.1.2.3 – Estações de satélite

Sistemas de microondas, são uma boa opção para interligação de prédios em médias e curtas distâncias tais como um campus ou parque industrial.

Transmissão de microondas é o método mais usado em situações de longa distância.

É excelente para comunicação entre dois pontos de linha de visada tais como:

» Links de satélite

» Entre dois prédios

» Ao longo de áreas abertas ,planas e largas como desertos.

Um sistema de microondas consiste no seguinte:

» Dois transceivers de rádio: Um para gerar(estação transmissora) e outro para receber (estação receptora) as difusões.

Duas antenas direcionais apontadas uma para a outra para implementar a comunicação de difusão de sinais pelos transceivers. Essas antenas são muitas vezes instaladas em torres para atingir um alcance maior e fugir de obstáculos que possam bloquear o sinal.

CURSO BASICO EM REDES - PARTE VII

1.7 – A Placa de Rede

Placas de rede ou NICs (Network Interface Cards) como são popularmente conhecidas, atuam como a interface física entre os computadores e o cabo da rede.

São instaladas nos slots de expansão de cada computador ou servidor.

Após a NIC ter sido instalada, o cabo da rede é ligado a uma de suas portas. Ela tem as seguintes funções:

» Preparar dados do computador para o cabo da rede.

» Enviar os dados para outro computador.

» Controlar o fluxo de dados entre o computador e o sistema de cabeamento.

» Receber os dados vindos do cabo e traduzi-los em bytes para ser entendido pelo computador.


Figura 1.41 – Uma placa de rede

1.7.1 – Preparando os Dados

Os dados em um computador são transportados de forma paralela por meio de barramentos. Ou seja, quando dizemos que o computador possui um barramento de 32 bits, isso significa que 32 bits podem ser enviados juntos de uma só vez. Pense em barramentos como uma via expressa, no caso acima, de 32 pistas com 32 carros viajando através dela ao mesmo tempo. Porém os dados em um cabo de rede, não viajam na forma paralela e sim na forma serial. É como uma fila de bits. Somente para fazer uma comparação com caso citado acima, é como se tivéssemos uma fila com os mesmos 32 carros. Essa conversão da forma paralela para a forma serial, será feita pela placa de rede. Ela faz a conversão de sinais digitais em sinais elétricos ou óticos e vice-versa para transmitir e receber dados através do cabo respectivamente.


Figura 1.42 -  Placa de rede efetuando a conversão de dados.

1.7.1.1 – Endereços de rede

Cada placa de rede possui uma identificação que permite ser distinguidas das demais na rede. Essa identificação é um endereço de 32 bits, comumente chamado de endereço MAC. Esse endereço é único para cada placa e conseqüentemente para cada computador.  O IEEE designou blocos de endereços para cada fabricante de NIC e os fabricantes por sua vez gravaram esses mesmos endereços nas suas placas.  O resultado disso, é que o endereço MAC de cada placa é único no mundo.

A placa de rede também participa de diversas outras funções na tarefa de levar os dados do computador para o cabo da rede.

» Para que seja possível mover os dados do computador para a NIC, o computador reserva parte de seu espaço de memória para a NIC, se a mesma usar DMA.

» A NIC requisita os dados do computador

» Os dados são movidos da memória do computador para a NIC

As vezes os dados se movem mais rápido no barramento ou no cabo do que a NIC pode manipulá-los. Quando isso ocorre, parte dos dados são armazenados no buffer da NIC, que nada mais que uma porção reservada de memória RAM. Lá, eles são mantidos temporariamente durante a transmissão e recepção de dados.

1.7.2 – Enviando e Controlando Dados

Antes do envio de dados sobre o cabo, a NIC se comunica com a NIC receptora de modo que ambas possam concordar com as seguintes questões:

» O tamanho máximo do grupo de dados a ser enviado

» A quantidade de dados a ser enviada, antes da confirmação de recepção ser dada.

» O intervalo de tempo entre o envio do bloco de dados

» O intervalo de tempo para esperar pelo envio de confirmação

» A quantidade de dados que cada placa pode manipular

» A velocidade de transmissão dos dados

Se uma NIC se comunica com outra mais antiga, ambas necessitam negociar a velocidade de transmissão que cada uma pode acomodar. Normalmente a velocidade de transmissão é setado para a velocidade da NIC mais lenta.

1.7.3 – Selecionando o Transceiver

Para que a NIC possa ser usada ela deve ser configurada. Há 15 anos atrás, essa configuração era manual, em algumas NICs por software, em outras por hardware através de dip-switches ou jumpers localizados na própria NIC. Nos casos de configuração por software, a NIC acompanhava um disquete que possuía um software de configuração. Normalmente os seguintes parâmetros deveriam ser configurados:

» IRQ

» Porta a ser usada

IRQ – É a interrupção  que seria usada pela placa para se comunicar com o computador. O IRQ usado não poderia estar em uso por qualquer outro dispositivo de entrada e saída no micro. Era muito comum o uso de softwares para mapear as IRQs usadas e livres no computador.

Portas – As placas vinham normalmente com 3 portas ou transceivers para possibilitar a ligação do cabo de rede na placa. Uma porta BNC para cabo coaxial, uma porta RJ-45 para cabo par trançado e uma porta AUI ou DIX. Era preciso configurar qual o tipo de porta que seria usada de acordo com o tipo de cabeamento.

Hoje em dia, com micros mais modernos, nada disso é mais necessário. Tudo é feito automaticamente, basta instalar o driver da placa e plugar o cabo de rede a ela, para que a mesma já possa estar operando. Porém, se houver alguma necessidade de configuração, isso pode ser feito através do próprio sistema operacional do computador. Devido ao uso cada vez menor de cabos coaxiais, a maior parte das placas do mercado não possui mais o transceiver BNC nem o AUI, é o caso das placas fabricadas pela 3COM, considerada a melhor placa de rede do mercado.


Figura 1.43 – Placa antiga com dip-switch


Figura 1.44 – Placa mostrando os transceivers

1.7.4 – Performance da Rede

NICs tem uma influência significativa na performance de uma rede inteira. Se a NIC é lenta, dados não viajarão pela rede rapidamente. Em uma rede barramento em que nenhuma NIC pode enviar dados antes que o meio esteja livre, uma NIC lenta aumentará o tempo de espera e conseqüentemente afetará a performance da rede.

Apesar de todas as NICs estarem inseridos nos padrões e especificações mínimos, algumas delas possuem características avançadas que melhoram a performance do cliente, do servidor e da rede em si.

A movimentação dos dados através da placa pode ser agilizada pela incorporação dos seguintes fatores.

DMA (Acesso direto a memória) – Com esse método, o computador move os dados diretamente da memória da NIC para a memória do computador, sem ocupar o microprocessador para isso.

Memória compartilhada do adaptador – Neste método a NIC contém uma RAM que compartilha com o computador. O computador identifica essa memória como sendo parte da sua própria

Memória compartilhada do sistema -  O processador da NIC seleciona uma porção da memória do computador, e a usa para processar dados

Bus mastering – Neste método, a NIC temporariamente é quem controla o barramento do computador, poupando a CPU de mover os dados diretamente para a memória do sistema. Isso agiliza as operações no computador liberando o processador para lidar com outras tarefas. Adaptadores que usam esse método são mais caros, mas eles podem melhorar a performance da rede de 20 a 70%. Adaptadores EISA e PCI oferecem bus mastering

Microprocessador on-board – Com um microprocessador, a NIC não necessita do computador para ajudar a processar dados. Isso agiliza as operações na rede.

Servidores devem ser equipados com as NICs de maior qualidade e alta performance possível, pelo fato deles manipularem a grande quantidade de tráfego em uma rede.

Estações podem usar NICs mais baratas, porque suas principais atividades estão voltadas para as aplicações e não para manipulação de tráfego.

Logo, não é difícil concluir que instalar uma rede é bem mais do que comprar qualquer tipo de cabo e qualquer NIC. Observando se a NIC que vai ser adquirida possui essas características, garantirá uma boa performance na sua rede  e certamente te livrará de muitas dores de cabeça. Como, a maioria das NICs hoje em dia é PCI, talvez você não precise se preocupar com esses fatores, mas prefira sempre as mais caras.

Lembre-se, economizar dinheiro na compra de uma NIC de boa qualidade, pode fazer com que você gaste muito mais no futuro com consultoria, quando a rede apresentar lentidão excessiva. Evite também misturar NICs na rede de velocidades diferentes, isso causará lentidão na sua rede quando NICs de 100 Mbps forem se comunicar com NIcs de 10 Mbps por exemplo. Evite também usar micros muito antigos na sua rede, o barramento do computador e a velocidade do processador, tem influência na performance da rede, como vimos.