CCNA 3 v3.1 Módulo 3 Meios Físicos para Redes
Antonio Estevão
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Supervisor de Comunicação de Dados da Telemontrms - Engenharia de Telecomunicações S/A Esp º Redes de Computadores Cisco Certificado e Instrutor Cisco Networking Academy
As imagens e conteúdo desta apresentação foram obtidas do material Oficial do Programa Cisco Networking Academy, apenas para a orientação dos alunos durante as aulas
Conteúdo
3.1 Meios em Cobre 3.2 Meio Ópticos 3.3 Meios Sem-fio 3.4 Atividade de Laboratório
7.1 Roteamento de Vetor da distância 3.1 Meios em Cobre
3.1.1 Átomos e Elétrons A Tabela Periódica dos Elementos lista todos os tipos conhecidos de átomos e suas propriedades O átomo é constituído de: • Elétrons – Partículas que têm uma carga negativa e ficam em órbita em torno do núcleo • Prótons – Partículas com uma carga positiva • Nêutrons – Partículas sem carga (neutro)
Átomos, ou grupos de átomos chamados moléculas, podem ser considerados como materiais Os materiais são classificados como pertencentes a um de três grupos • • •
Isolantes Condutores Semicondutores Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.2 Voltagem •
Às vezes a voltagem é conhecida como força eletromotiva (EMF) –
A EMF é relacionada a uma energia elétrica, ou pressão que ocorre quando os eletros ou prótons são separados
•
A voltagem é representada pela letra V, e às vezes pela letra E, para energia eletromotiva.
•
A unidade de medida para voltagem é volt (V).
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.3 Resistência e Impedância Os materiais através dos quais flui a corrente oferecem graus variáveis de oposição, ou resistência, ao movimento dos elétrons
Grandeza
Símbolo
Unidade
tensão
U ou V
Volt (V)
corrente
I
Ampère (A)
resistência
R
Ohm (Ω)
potência
P
Watts (W)
Os materiais que oferecem pouca ou nenhuma resistência são chamados condutores Aqueles que não permitem o fluxo da corrente, ou o restringem muito, são chamados isolantes. A quantidade de resistência depende da composição química dos materiais
A letra R representa resistência. A unidade de medida para resistência é o ohm (Ω). O símbolo vem da letra grega ômega. Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.4 Corrente A corrente elétrica é o fluxo de cargas criado quando os elétrons se deslocam Em circuitos elétricos, a corrente é criada pelo fluxo de elétrons livres Quando a voltagem, ou pressão elétrica, é aplicada e há uma passagem para a corrente, os elétrons deslocam-se do terminal negativo através da passagem até o terminal positivo
Grandeza
Símbolo
Unidade
tensão
U ou V
Volt (V)
corrente
I
Ampère (A)
resistência
R
Ohm (Ω)
potência
P
Watts (W)
O terminal negativo repele os elétrons e o positivo os atraem A letra "I" representa corrente. A unidade de medida para corrente é Ampere (A). Um ampère é definido como o número de cargas por segundo que passa por um ponto ao longo de um caminho. Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.5 Circuitos As correntes fluem em loops fechados chamados circuitos Esses circuitos devem ser compostos por materiais condutores e ter fontes de voltagem. A corrente flui através de caminhos que oferecem menor resistência, se houver um caminho zero volts, a eletricidade fluirá naturalmente para o pino terra
Os dois meios pelos quais a corrente flui são Corrente Alternada (CA) e Corrente Contínua (CC) Nos sistemas elétricos CC e CA, o fluxo de elétrons é sempre da carga negativa para a carga positiva No entanto, para que haja o controle do fluxo de elétrons, é necessário um circuito completo Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.6 Especificações de Cabos •
Os cabos possuem diferentes especificações e expectativas com relação ao seu desempenho –
Quais são as velocidades para transmissão de dados que podem ser alcançadas
–
Qual é o tipo de transmissão sendo considerada
–
Qual é a distância que um sinal pode percorrer através de um certo tipo de cabo antes que a atenuação desse sinal se torne um problema
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.7 Cabo Coaxial •
O cabo coaxial consiste em um condutor de cobre envolto por uma camada isolante flexível
•
O condutor central também pode ser feito de um fino cabo de alumínio laminado, permitindo que o cabo seja industrializado a baixo custo
•
Sobre o material isolante, há uma trança de lã de cobre ou uma folha metálica (segunda camada, ou blindagem), que age como um segundo fio no circuito e como blindagem para o fio interior –
•
Reduz a quantidade de interferência eletromagnética externa.
A capa do cabo cobre toda a blindagem Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.8 - 1 Cabo STP •
O cabo de par trançado blindado (STP) combina as técnicas de blindagem, cancelamento e trançamento de fios
•
Cada par de fios é envolvido por uma malha metálica
•
Os dois pares de fios são totalmente envolvidos por uma malha ou folha metálica
•
Geralmente é um cabo de 150 Ohm
•
Os materiais da blindagem metálica no STP e no ScTP precisam estar aterrados nas duas extremidades.
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.9-1 Cabo UTP •
Cabo UTP com quatro pares trançado e cada um dos 8 fios individuais de cobre coberto por material isolante
•
Cada par de fios é trançado em volta de si para dar feito de cancelarmento: –
Limitar a degradação do sinal causada por EMI e RFI
–
Reduzir ainda mais a diafonia entre os pares no cabo UTP
•
O TIA/EIA-568-B.2 contém especificações que controlam o desempenho do cabo
•
É fácil de ser instalado e mais barato que outros tipos de meios de rede
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.9-2 Cabo Direto
Um switch de rede local está conectado ao computador. O cabo que conecta da porta do switch à porta da placa de rede é denominado um cabo direto
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3.1.9-3 Cabo Cruzado (Crossover)
Dois switches são conectados juntos. O cabo que conecta de uma porta do switch a outra porta de switch é denominado um cabo cruzado. A ligação é feita com um cabo de par trançado onde tem-se: em uma ponta o padrão T568A, e, em outra, o padrão T568B
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.1.9-3 Cabo Rollover
O cabo que conecta o adaptador RJ-45 na porta COM do computador à porta do console do roteador ou switch é denominado um cabo rollover Em um cabo rollover, a combinação de cores da esquerda para a direita em uma extremidade deverá ser exatamente o oposto à combinação de cores na outra extremidade Antonio Estevão de Moraes Neto
7.1 Roteamento de Vetor da distância 3.2 Meio Ópticos
3.2.1-1 O Espectro Eletromagnético A luz usada nas redes de fibra óptica é um tipo de energia eletromagnética Quando uma carga elétrica se desloca para lá e para cá, ou acelera, é produzido um tipo de energia conhecida como energia eletromagnética
Esta energina na forma de ondas pode deslocar-se através de um vácuo, o ar, e através de alguns materiais como vidro O comprimento da onda de uma onda eletromagnética é determinado pela freqüência com que a carga elétrica que gera a onda se desloca pelo meio
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.2.3 Reflexão e Refração •
Reflexão - quando um raio de luz (o raio incidente) atinge a superfície brilhante de um pedaço de vidro plano, um pouco da energia da luz no raio é refletida
Esta linha perpendicular é chamada de normal
•
Refração - Se o raio incidente atinge a superfície do vidro a um ângulo exato de 90 graus, o raio entra direto no vidro.
Antonio Estevão de Moraes Neto
Estrutura da Fibra O núcleo é o elemento de transmissão de luz no centro da fibra óptica. Todos os sinais de luz se propagam através do núcleo Revestimento interno. O revestimento interno é também feito de sílica mas com um índice menor de refração que o núcleo Material de buffer que geralmente é plástico. O material de buffer ajuda a proteger o núcleo e o revestimento interno contra danos O material reforçante envolve o buffer, impedindo que o cabo da fibra seja esticado quando os instaladores o puxem. O material freqüentemente usado é Kevlar, o mesmo material usado para produzir coletes a prova de balas
Capa externa envolve o cabo para proteger a fibra contra abrasão, solventes e outros contaminantes
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.2.6-1 Fibra Monomodo A parte de uma fibra óptica através da qual os raios de luz se propagam é camada núcleo da fibra. Os raios de luz só podem entrar no núcleo se seus ângulos estiverem dentro da abertura numérica da fibra A fibra monomodo possui um núcleo muito menor que só permite que os raios de luz se propaguem em um modo dentro da fibra.
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.2.6-2 Fibra Multimodo Se o diâmetro do núcleo da fibra for suficientemente grande para que hajam muitos caminhos por onde a luz pode se propagar através da fibra, a fibra é chamada fibra "multimodo"
Antonio Estevão de Moraes Neto
Media Converter
É necessária um equipamento transmissor e receptor, para converter a eletricidade em luz e na outra extremidade da fibra converter a luz de volta em eletricidade.
Media Converter 1002FSM2 - Projetado para converter sinal elétrico no padrão 10/100-TX para sinal óptico no padrão 100Base-FX, este equipamento é utilizado para estender a distância de conexão entre dois dispositivos Antonio Estevão de Moraes Neto
3.2.8-2 Outros componentes ópticos Tipos de fontes de luz : – Diodo emissor de luz (LED) produzindo luz infravermelha com comprimentos de onda de 850 nm ou 1310 nm. •
Usados com fibras multimodo nas redes locais.
– Light Amplification by Stimulated Emission Radiation (LASER) é uma fonte de luz que produz um feixe fino de luz infravermelha intensa geralmente com comprimentos de ondas de 1310 nm ou 1550 nm. •
•
Usados com fibras monomodo para longas distâncias involvidas em WANs ou backbones de campus. muito cuidado para evitar ferimentos às vistas.
O tipos de conectores: – SC (Subscriber Connector) – ST (Straight Tip) – LC (Lucent Connector) – MT-RJ (Mechanical Transfer Registered Jack) Material adicional : http://www.gdhpress.com.br/redes/leia/index.php?p=cap1-14
Conector MT-RJ
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.2.8-3 Outros componentes ópticos
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.2.10-1 Instalação, Cuidados e Testes de Fibras Ópticas CAUSAS A maior causa de muita atenuação no cabo de fibra óptica é instalação incorreta Se a fibra for esticada ou curvada demais, poderá causar pequenas rachaduras no núcleo o que fará com que os raios de luz se espalhem O ato de dobrar a fibra em curva muito fechada poderá alterar a incidência dos raios de luz atingindo o limite entre o núcleo e o revestimento interno PROBLEMAS O ângulo de incidência do raio se tornará menos que o ângulo crítico para a reflexão interna total Os raios de luz serão refratados no revestimento interno e serão perdidos
Antonio Estevão de Moraes Neto
7.1 Roteamento de Vetor da distância 3. 3 Meios Sem-fio
3.3.1 Padrões e Organizações de Redes Locais Sem-fio As redes sem fio IEEE 802.11, que também são conhecidas como redes Wi-Fi(Wireless Fidelity) ou wireless, são soluções normalmente aplicadas onde uma infra-estrutura de cabeamento convencional (cobre ou fibra óptica) não pode ser utilizada • 802.11a - freqüência de 5 GHz com alcance de velocidades de 54 Mbps dentro dos padrões da IEEE • 802.11b - freqüência de 2.4 GHz com alcance de velocidade de 11 Mbps padronizada pelo IEEE • 802.11g - freqüência de 2.4 GHz com alcance de velocidade de 54 Mbps Antonio Estevão de Moraes Neto
3.3.2-1 Topologias e Dispositivos Sem-fio • Uma rede sem-fio pode consistir em um mínimo de dois dispositivos: – Nós , estações de trabalho, desktop ou notebook – Ponto de acesso (AP) é comumente instalado para agir como hub central para o modo de infra-estrutura da WLAN.
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.3.3-2 Como as Redes Locais Sem-fio se Comunicam •
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WLANs usam a Detecção de Portadora para Múltiplo Acesso com Prevenção de Colisões (CSMA/CA) O desempenho é afetado pela intensidade do sinal e pela degradação da qualidade do sinal devido à distâcia ou interferência. À medida que o sinal se enfraqueça, poderá ser invocada a ARS (Adaptive Rate Selection). A unidade transmissora reduzirá a velocidade dos dados de 11 Mbps até 5,5 Mbps, de 5,5 Mbps até 2 Mbps ou de 2 Mbps até 1 Mbps
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.3.2-3 Topologias e Dispositivos Sem-fio •
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Os pontos de acesso alem de fornecer a comunicação com a rede convencional (Ethernet), também intermídia o tráfego com os pontos de acesso vizinhos, num esquema de sobreposição permite roaming entre as células. Isto é bem semelhante aos serviços fornecidos pelas companhias de telefones celulares. A sobreposição, em redes AP múltiplas, é crítica para permitir o movimento dos dispositivos dentro da WLAN. Apesar de não estar mencionado nos padrões IEEE, uma sobreposição de 20 a 30% é desejável Antonio Estevão de Moraes Neto
3.3.4-1 Estados da autenticação e associação
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A autenticação na WLAN ocorre na Camada 2. Este é um processo de autenticação do dispositivo e não do usuário
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Tipos de Autenticação e Associação – Não autenticado e não associado , o nó está desconectado da rede e não associado a um ponto de acesso – Autenticado e não associado , o nó foi autenticado na rede mas ainda não foi associado a um ponto de acesso – Autenticado e associado, o nó está conectado à rede e permitido a transmitir e receber dados através de um ponto de acesso Antonio Estevão de Moraes Neto
3.3.5-2 Os espectros de radiofreqüência e de microondas O processo de alterar o sinal portador que irá entrar na antena de uma transmissora chama-se modulação As maneiras em que um sinal portador pode ser modulado: •
Amplitude Modulada (AM - Amplitude Modulation) Modulam a altura (amplitude) do sinal portador.
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Freqüência Modulada (FM - Frequency Modulation ) modulam a freqüência do sinal portador
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Modulação em Fase (PM - Phase Modulation) fase modulada, baseia na alteração da fase da portadora de acordo com o sinal modulador (Utilizado nas WLANs ) Antonio Estevão de Moraes Neto
3.3.6 Sinais e ruído em uma WLAN
Banda Estreita
Banda Larga
Tipos de interferência por radiofreqüência: analisador de espectro •
A interferência de banda estreita , não afeta todo o espectro de freqüências do sinal semfio. –
Uma solução para um problema de interferência de banda estreita é simplesmente mudar de canal sendo usado pelo AP ( ex C1 pelo C11)
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A interferência de banda larga, afeta todo o espectro afeta desde tecnologias de banda 2.4 Ghz ISM, microondas ou bluetooth, considerados como interferência banda larga para uma WLAN 802.11
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Interferência por condições do tempo, ocorrências comuns como chuva, neve, nevoeiro não causam nenhum impacto em uma WLAN. Porém condições extremas de vento, nevoeiro e talvez chuva, podem causar degradação ou mesmo interromper a operaçãoAntonio de Estevão uma de WLAN. Moraes Neto
Antenas Onidirecionais Em um ambiente de escritório pequeno ou domiciliar (SOHO), a maioria dos pontos de acesso utiliza antenas onidirecionais geminadas que transmitem os sinais em todas as direções, reduzindo assim o alcance das comunicações.
Antonio Estevão de Moraes Neto
3.3.7 Segurança para Sem-fio •
a segurança pode ser difícil de conseguir em um sistema sem-fio,, muitos administradores contém falhas na implementação de práticas eficazes de segurança
Soluções em protocolos de segurança: •
EAP-MD5-Challenge – O Extensible Authentication Protocol é o tipo mais antigo de autenticação, que é muito semelhante à proteção CHAP por senha em uma rede cabeada.
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LEAP (Cisco) – O Lightweight Extensible Authentication Protocol é o tipo mais universalmente usado nos pontos de acesso WLAN da Cisco. O LEAP oferece segurança durante a troca de credenciais, criptografia com chaves WEP dinâmicas, e suporte à autenticação mútua.
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Autenticação dos usuários – Este permite que só os usuários autorizados façam conexão, enviem e recebam dados sobre a rede sem-fio.
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Criptografia – Esta oferece serviços de criptografia para proteger ainda mais os dados contra intrusos.
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Autenticação de dados – Esta garante a integridade dos dados ao autenticar tanto o dispositivo de origem como o de destino. Antonio Estevão de Moraes Neto
Exercício de Laboratório
• Cotação de compra de Cabo UTP • CCNA1_lab_3_1_9f_pt • Cotação de compra de Cabos de Fibra Ótica • CCNA1_lab_3_2_8_pt
7.1 Roteamento de Vetor da distância
Obrigado