Interconexão de Redes: Conceitos e Equipamentos

Ampla Área de Redes

1.1 Rede de Interconexão
Interconectividade (Internetworking) pode ser definida como "a comunicação entre duas ou mais redes" ou "processo de comunicação que ocorre entre duas ou mais redes que estão interligadas de alguma forma."
Por que a Interconexão de Redes é Importante?

• Compartilhamento de recursos
• Acesso instantâneo aos bancos de dados compartilhados
• Insensibilidade à distância física e limitação do número de nós
• Gerenciamento centralizado da rede dá uma vantagem estratégica no mercado global competitivo

Quais são os Desafios Técnicos Existentes?

• Equipes de diferentes fabricantes
• Arquiteturas, plataformas, sistemas operacionais, protocolos diferentes
• Mídias diferentes
• Limitações na distância e no tamanho dos pacotes
• Limitações na largura de banda e potência

Quais são os Desafios de Gerenciamento de Rede Existentes?

• Configurações
• Segurança
• Confiança
• Performance
• Localização
• Isolamento
• Correção e prevenção de falhas
• Planejamento futuro

Como as Redes são Interligadas?
As redes são conectadas por equipamentos de telecomunicações conhecidos como equipamentos de interconexão. Duas ou mais redes separadas conectadas para compartilhar dados ou recursos formam uma internetwork (rede interconectada). Ligar LANs em uma internetwork requer equipamento para executar essa finalidade. Estes dispositivos são projetados para superar as barreiras à interligação sem interromper o funcionamento das redes. Estes dispositivos que executam essa tarefa são chamados de equipamentos de interconexão.
Há Equipes de Interconexão em:
LAN: Hub, switch, repetidor, gateway, ponte, pontos de acesso.
MAN: Repetidor, switch camada 3, roteador, multiplexador, pontes sem fio, ponte, modem analógico, modem ADSL, cable modem, DSU / CSU.
WAN: Roteador, multiplexador, modem analógico, DSU / CSU, modem via satélite.
Modem
Este é outro periférico que com o tempo tornou-se essencial e há poucos modelos de computador que não estão em rede e não o incorporam. Seu uso generalizado é dado por duas razões básicas: a Internet e fax, mas também podemos dar outros usos, tais como uso como uma secretária eletrônica, mesmo funções do PABX ou para se conectar à LAN em nosso escritório ou o centro de nossa empresa.
A primeira coisa a deixar claro é que o modem é utilizado com linhas analógicas. Como o próprio nome sugere, sua função principal é modular o sinal digital a partir de seu computador e convertê-lo para uma forma de onda que é assimilada por este tipo de linhas.
Multiplexador
No campo das telecomunicações, o multiplexador é usado como um dispositivo que pode receber e transmitir várias entradas por um meio de transmissão compartilhado. Para fazer isso, ele divide o meio de transmissão em vários canais, para que vários nós possam se comunicar ao mesmo tempo. Um sinal que é multiplexado precisa ser demultiplexado na outra extremidade. Dependendo de como essa divisão do meio de transmissão é feita, existem vários tipos de multiplexação:

• Multiplexação por Divisão de Frequência
• Multiplexação por Divisão de Tempo
• Multiplexação por Divisão de Código
• Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda

Switch
É uma rede eletrônica de computadores que opera na camada 2 (camada de enlace de dados) do modelo OSI (interconexão de sistemas abertos). Um switch conecta dois ou mais segmentos de rede, operando de forma semelhante às pontes (bridges), passando os dados de um segmento para outro, de acordo com o endereço MAC de destino do datagrama na rede.
Os switches são usados quando se deseja conectar várias redes, fundindo-as numa só. Assim como as pontes, eles funcionam como um filtro na rede, melhorando o desempenho e a segurança de LANs (Local Area Network, Rede de Área Local).
Hub
Em computadores, um hub é um equipamento de rede que permite que outros computadores sejam ligados entre si e encaminha os pacotes que recebe de qualquer um deles para qualquer outro. Os hubs não são mais utilizados devido ao alto nível de tráfego de rede e colisões que geram.
MODEM MULTIPLEXADOR HUB SWITCH
Componente de hardware que é o núcleo de uma topologia em estrela. Além disso, hubs podem ser usados para estender o tamanho de uma LAN. Embora o uso de um hub não signifique transformar uma LAN para uma conexão WAN ou adição de um, hubs em uma LAN podem aumentar, de forma positiva, o número de estações. Este método de expansão de uma LAN é bastante popular, mas envolve muitas restrições de design.
Repetidor
Um repetidor é um dispositivo eletrônico que recebe um sinal fraco ou de baixo nível e o transmite em um nível de potência ou superior, para que possa cobrir distâncias mais longas sem degradação ou com uma degradação tolerável.
O termo repetidor foi criado com a telegrafia e se referia a um dispositivo eletromecânico usado para regenerar sinais de telégrafo. O uso do termo continuou na transmissão de dados e telefonia.

• Um dispositivo analógico que amplifica um sinal de entrada, independentemente da sua natureza (analógica ou digital).
• Um dispositivo digital que amplifica, reforma, retemporiza ou executa uma combinação de qualquer uma destas funções em um sinal de entrada digital para retransmissão.

Características de Processamento de Sinal
Quando os sinais viajam através de um cabo, eles se degradam e distorcem em um processo chamado de "mitigação". Se um cabo é longo o suficiente, eventualmente, a atenuação leva a um sinal que é praticamente irreconhecível.
A instalação de um repetidor permite que os sinais viajem a longas distâncias. Um repetidor atua no nível físico do modelo OSI para regenerar os sinais a partir da rede e enviá-los para outros segmentos.
O repetidor recebe um sinal fraco de um segmento, regenera-o e passa para o próximo segmento. Para transmitir dados de um segmento para outro através do repetidor, o formato do pacote e o protocolo de Controle de Link Lógico devem ser idênticos em cada segmento.
Ponte (Bridge)
Uma ponte ou bridge é um dispositivo de interconexão de redes de computadores que opera na camada 2 (camada de enlace de dados) do modelo OSI.
Ela funciona através de uma tabela de endereços MAC detectados em cada segmento ao qual está ligada. Quando um nó detecta que um dos segmentos está tentando transmitir dados para outro nó, a ponte copia o quadro para outra sub-rede.
A principal diferença entre uma ponte e um hub é que o segundo passa qualquer quadro para qualquer destino para todos os outros nós conectados, enquanto a primeira só passa quadros pertencentes a cada segmento.
Pontes podem ser usadas para:

• Estender o comprimento de um segmento, proporcionando um aumento no número de computadores na rede.
• Reduzir os gargalos de tráfego resultantes de um número excessivo de computadores conectados.
• Dividir uma rede sobrecarregada em duas e assim por diante.

Pontes operam no nível de enlace de dados do modelo de referência OSI e, portanto, todas as informações de nível superior não estão disponíveis para elas.
Pontes trabalham no nível MAC e, portanto, às vezes são conhecidas como pontes de camada MAC. Uma ponte de camada MAC analisa todo o tráfego.

• Verifica os endereços de origem e destino de cada pacote.
• Cria uma tabela de roteamento, onde a informação está disponível.
• Encaminha pacotes da seguinte forma:
  • Se o destino não está na tabela de roteamento, a ponte encaminha o pacote para todos os segmentos.
  • Se o destino aparece na tabela de roteamento, a ponte encaminha o pacote para o segmento correspondente (a menos que o segmento seja também a origem).

Operação:
Uma ponte funciona uma vez que cada nó da rede tem seu próprio endereço. Uma ponte encaminha pacotes com base na direção do nó de destino.
Benefícios de uma Ponte:
Pontes têm todas as características de repetidores, mas também proporcionam mais benefícios. Oferecem melhor desempenho da rede.
Roteador
A primeira função de um roteador, a mais básica, é, como já indicado, verificar se o destinatário de um pacote de informações está na nossa própria rede ou em uma remota. Para determinar isso, o roteador usa um mecanismo chamado de "máscara". A máscara de sub-rede é semelhante a um endereço IP (identificação única de um computador em uma rede de computadores, algo como o seu nome) e determina a qual grupo de computadores um determinado endereço pertence.
Roteador:
Um dispositivo que conecta duas LANs e é responsável por controlar o tráfego entre elas e classificá-lo. Em sistemas complexos, geralmente é um filtro de segurança para evitar danos à rede local.
CONSIDERAÇÕES DE ROTEAMENTO:

• Roteamento Estático: Ocorre quando uma predefinição exige que todos os caminhos de rede para os destinos sejam definidos previamente.
• Roteamento Dinâmico: Isso ocorre quando as informações de roteamento são trocadas periodicamente entre os roteadores. Permite que a informação de roteamento seja baseada no conhecimento atual da topologia da rede.
• Sobrecarga: Quando se troca informações de roteamento entre o roteador e se atualizam as tabelas de roteamento interno, é necessária uma certa quantidade de recursos adicionais.