Redes Locais

Redes Locais

Numa rede local, ou LAN (Local Area Network), todos os computadores e demais dispositivos de rede são diretamente conectados, formando um barramento lógico, e usam o mesmo tipo de protocolo de enlace.

Para prover acesso a Internet a todos os equipamentos da rede local é necessário um roteador.

As redes locais Ethernet (padronizadas como IEEE 802.3) são a tecnologia mais utilizada atualmente em redes locais. A Ethernet utiliza difusão (broadcast) sobre um barramento lógico para a comunicação entre seus pares. As redes locais sem fio (padronizadas como IEEE 802.11) também utilizam broadcast sobre um meio comum, no caso o ar e o espectro eletromagnético. (Redes Ethernet na Wikipédia)

Endereçamento das estações em uma rede local

Cada equipamento conectado a rede local precisa de uma placa adaptadora de rede, cada qual identificada por um endereço físico, ou endereço MAC (Media Access Control).

O endereço MAC é expresso em 6 bytes hexadecimal, por exemplo:

00:19:21:55:61:d0

O endereço MAC é permanente e gravado pelo fabricante do adaptador de rede em uma memória ROM.

O Protocolo ARP é o responsável por fazer a tradução de endereços da camada de rede em endereços da camada de enlace, ou seja, faz a correspondência entre endereços IP e endereços físicos.

Protocolo de acesso ao meio

As redes locais utilizam um meio compartilhado para a comunicação entre os nós. Portanto, é necessário protocolos especiais para controlar o acesso ao meio. Por exemplo, caso dois ou mais nós transmitam quadros ao mesmo tempo, pode haver colisões de pacotes.

Protocolos de acesso ao meio utilizados pelas redes locais mais utilizadas:

• Ethernet (IEEE802.3): CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access - Colision Detection);
• Redes sem fio (IEEE802.11): CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access - Colision Avoidance).

CSMA/CD

Nas redes locais Ethernet é utilizado o protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access - Colision Detection). Neste protocolo, quando uma estação deseja transmitir ela escuta o canal. Caso o canal estiver livre transmite o quadro imediatamente. Caso o canal estiver ocupado, volta a escutá-lo depois de decorrido um tempo aleatório para nova tentativa de transmissão. Se dois nós começarem a transmitir no mesmo tempo o sistema detecta a colisão a partir da sobreposição dos pacotes. Neste caso a transmissão é interrompida e retomada depois de decorrido um tempo aleatório.

A utilização de switches eliminou a possibilidade de colisão nas redes Ethernet, uma vez que o switch realiza chaveamento de circuitos entre os nós que desejam se comunicar.

CSMA/CA

Nas redes locais sem fio é utilizado o protocolo CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access - Colision Avoidance). Do mesmo que que o CSMA-CD, o CSMA/CA escuta se o canal está livre antes de iniciar uma transmissão. Entretando, em vez de detecção de colisão, este protocolo usa técnicas para evitar colisões.

Quadro (Frame)

Os pacotes de dados trocados em uma rede local são chamadas quadros (ou frames).

Formato do quadro Ethernet:

• Preambulo: (7 bytes 10101010 e 1 byte 10101011).
• Endereço MAC Destino e Origem: (6 + 6 bytes).
• Tipo: (2 bytes) para identificar o tipo do protocolo da camada superior, por exemplo, um pacote IP.
• Dados: (46 a 1500 bytes) carrega os dados sendo transmitidos.
• CRC (Cyclic Redundancy Check): (4 bytes) para o receptor detectar quaisquer erros nos bits do quadro recebido.

MTU (Maximum Tranfer Unit)

Tamanho máximo do quadro Ethernet é igual a 1.500 bytes.

Em função da MTU de 1500 bytes das redes locais Ethernet, o tamanho dos pacotes IP na Internet é geralmente limitado a este valor para evitar a fragmentação dos pacotes IP.

Os quadros são envidados no barramento comum, endereçados pelo MAC origem e MAC destino. Caso o adaptador verifique que ele é o endereço destino ele faz a leitura do quadro, senão ignora.

Equipamentos físicos

A montagem de rede local Ethernet cabeada necessita, além de computadores com placas de rede, um concentrador (Hub) ou chaveador (Switch) para interligar os equipamentos, utilizando cabos de rede e conectores RJ45.

Para a montagem de rede local sem fio os computadores necessitam de placas de rede sem fio e de um access point. O access point normalmente incorpora a função de roteador e fornece acesso a Internet aos equipamentos a ele conectados.

Cabeamento estruturado

Define uma disposição e organização padronizada de conectores e meios de transmissão para redes de computadores. Utiliza armários de telecomunicações para abrigar equipamentos como switches e roteadores, quadro de manobras para conexão de cabos (path panel), padrão de conectores RJ45 e o cabo de rede UTP categoria 5 ou 6.

Questões

1. Pesquise sobre as diferentes tecnologias para redes locais Ethernet, considerando:
   • Velocidade de transmissão (bps);
   • Tipo de cabeamento;
   • Tipo de equipamentos de comunicação necessários.
2. Pesquise sobre as diferenças entre hubs e switches.
3. Pesquise sobre as diferentes tecnologias para redes locais sem fio, considerando:
   • Velocidade de transmissão (bps);
   • Tipo de equipamentos de comunicação necessários.
4. Analise as vantagens e desvantagens de uma rede local cabeada e em relação a uma rede local sem fio.

Referências

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--Evandro.cantu (discussão) 10h41min de 12 de junho de 2014 (BRT)

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