IER60808 2015-2

De MediaWiki do Campus São José
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Dados Importantes

Professores: Jorge Henrique B. Casagrande
Email: casagrande@ifsc.edu.br,
Atendimento paralelo: 3as e 6as 17:35h - 18:30h - (Sala dos professores de TELE)
Endereço do grupo: https://www.facebook.com/groups/565884376881284/
Link alternativo para Material de Apoio da disciplina: http://www.sj.ifsc.edu.br/~casagrande/IER

Avaliações

Resultados das Avaliações

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Aluno A1-25% A2-25% AI-20% REC A1 REC A2 PI-30% NF
ALUNO
AI = Avaliação Individual.
PI = PROJETO INTEGRADOR.
NF = Nota Final com critério de arredondamento de +/-5 pontos.

Se NF < 60 = D --> Reprovado
Se 60 =< NF < 75 = C --> Aprovado
Se 75 =< NF < 90 = B --> Aprovado
Se NF >= 90 = A --> Aprovado

Recados Importantes


05/02 Uso da Wiki: A partir dessa data,todo o repositório de material de apoio e referências de nossas aulas passam a usar a Wiki de tele. Para interação fora da sala de aula, acessem nosso grupo do facebook.


05/02 ATENÇÃO: Uma avaliação só pode ser recuperada somente se existir justificativa reconhecida pela coordenação. Desse modo, deve-se protocolar a justificativa no prazo de 48 horas, contando da data e horário da avaliação, e aguardar o parecer da coordenação. O não cumprimento desse procedimento implica a impossibilidade de fazer a recuperação, e assim a reprovação na disciplina.

Material de Apoio

Apostilas e Tutoriais
Slides utilizados durante algumas aulas
Listas de Exercícios
Vídeos Instrucionais
  • Video sobre Cabeamento Estruturado do CPT Parte 1 - Atenção: material disponibilizado somente para ser utilizado como estudo individual - Não usar em sala de aula!
  • Video Apresentando uma Visão Geral sobre a Norma técnica NBR14565:2012 Click aqui
  • Video Abordando o Cabo UTP - Click aqui
  • Video com o Passo a Passo para Montar um Cabo de Rede - Click aqui
Manuais e outros
Bibliografia

Para pesquisar o acervo das bibliotecas do IFSC:

Diário de aulas IER - 2015-2

02/10 - Introdução a IER - A Última Milha

02/10 - Introdução a IER - A Última Milha

Apresentação da disciplina

Ementa Prevista

Comunicação de Dados. Redes Ethernet. Redes locais sem-fio.

Linhas Gerais

O foco da disciplina IER é a infra-estrutura de rede, representada pelas camadas Internet e Acesso a rede no modelo TCP/IP (ou camadas Rede e inferiores no modelo OSI). Ela diz respeito ao conjunto de equipamentos, links, protocolos e tecnologias empregados para construir uma rede de computadores em LAN, MAN ou WAN. Essa rede pode ser assim usada para que sistemas finais consigam se comunicar, tais como computadores de usuários, servidores, smartphones, e quaisquer outros dispositivos que produzam ou consumam dados. Desta forma, em IER iremos conhecer tecnologias envolvidas nessas camadas inferiores, bem como selecionar e configurar equipamentos, e interligá-los para construir redes de computadores.

A Última Milha (last mile)

  • Explicações básicas sobre a infra-estrutura de operadoras ou provedores de serviços de telecomunicações: tipos de meios de transmissão, custos de serviços, etc...
  • Noções de uma rede de telecom para atender um serviço de telefonia fixa a partir de um PoP. Discutidas a partir das seguintes questões através de uma atividade em grupos:
  1. Em 10 minutos, elabore uma ilustração que represente todos os componentes e conexões envolvidos em um serviço de telefonia fixa usando a rede externa de cabeamento telefônico de uma operadora como por exemplo a OI. Use o caso de um cliente que deseja um telefone fixo que está situado em uma região urbana, como uma residência individual (casa).
  2. O que muda no diagrama para um outro caso como uma empresa ou instituição(ex.:IFSC)?

Equipes que concluem o diagrama, desenham o mesmo no quadro para discussão final sobre o tema, enfocando que esse é um tipo de rede de acesso (rede externa de telefonia) que também é utilizada para dar acesso a outros serviços como internet.

05/10 - Rede Externa x Rede interna

05/10 - Rede Externa x Rede interna

Diferenciando Rede Externa, Rede Interna e Cabeamento Estruturado

  • Usar as mesmas questões da aula anterior considerando agora um serviço de internet fornecido pela mesma operadora. A partir das respostas das equipes concluir sobre:
  1. Distinção entre Redes de Acesso, cabeamento estruturado e Redes Locais;
  2. Componentes de uma infraestrutura de telecomunicações envolvidos em cada tipo de rede de acesso (associados com tipos de meios de transmissão diferentes: fibra óptica e rádio enlace);
09/10 - Ativos de Cabeamento Estruturado - Hubs e Switches

09/10 - Ativos de Cabeamento Estruturado

HUB e Switches

16/10 - O Padrão Ethernet

16/10 - O Padrão Ethernet

O padrão IEEE802.3

  • Diferenças e semelhanças entre Switches e HUBs.
19/10 - Praticando e entendendo os Switches

19/10 - Praticando e entendendo os Switches

O Switch na formação de redes Locais

Redes locais Ethernet (padrão IEEE 802.3 e extensões) são compostas de equipamentos que se comunicam, denominados estações (STA na norma IEEE 802.3), de equipamentos que os interligam (hubs e switches), e do meio de transmissão. A figura abaixo ilustra uma rede local hipotética com seus vários componentes.

Lab1-lan-demo.png


De forma geral, uma estação possui um ou mais adaptadores de rede (placas de rede, ou NIC – Network Interface Card), como na figura abaixo à esquerda. Os adaptadores de rede das estações são conectados a um switch por meio de cabos de rede TP (par trançado) com conectores RJ-45, mostrado na figura abaixo à direita.


Lab1-nic-switch.png


Originalmente LANs Ethernet foram construídas usando um cabo único para interligar as estações (cabo coaxial). Posteriormente surgiram as redes baseadas em hubs, equipamentos que interligavam as estações em nível da camada física (funcionavam como repetidores). Atualmente essas redes são construídas usando switches, equipamentos que interligam as estacões em nível da camada de enlace (na verdade, da subcamada MAC). Um switch apresenta como benefícios, se comparado com hubs:

  1. atuação em nível de MAC: o switch faz o acesso ao meio com CSMA/CD ao encaminhar um quadro, quebrando o domínio de colisão; além disto, um switch pode operar em modo full-duplex, quando então inexiste a possibilidade de colisão.
  2. preservação da capacidade do canal: para quadros unicast, o switch encaminha um quadro somente pela porta onde reside o destinatário.

Essas características importantes devem fazer com que uma LAN com switches tenha um desempenho superior a uma LAN com hubs. Por desempenho entenda-se um número menor de colisões sob tráfego intenso (ou mesmo ausência total de colisões), e maior capacidade de canal vista por cada equipamento conectado ao switch.

Tecnologias de LAN switches

Switches store-and-forward X cut-through

Algumas animações mostrando o funcionamento de switches store-and-forward e cut-through:

Domínio de broadcast e Domínios de colisão

  • diferenças/Semelhanças/Aplicações.
  • comunicação Half e full duplex.
  • o uso do algoritmo CSMA/CD.

As cinco fases obrigatórias de um Switch

Interligação de LANs (norma IEEE802.1D)

23/10 - Interligando redes locais
  • Uma aula foi ocupada para apresentação da chapa candidata para a reitoria do IFSC.

Exercícios com Switches

  • Como um switch aprende que endereços MAC estão em cada porta ?
  • Como um switch encaminha um quadro cujo destinatário é desconhecido ?
  • Como um switch propaga quadros em broadcast ?
  • Avaliação de pacotes da camada 2 com wireshark.


26/10 - Avaliação das IEEE802.3d usando o Netkit

Laboratório sobre LANs

Este conteúdo estava previsto na aula anterior...

06/11 - Redes Locais Virtuais (VLANS)

Redes Locais Virtuais

  • Ver slides sobre introdução à VLANs.

A equipe que administra a rede do campus São José estudou uma reestruturação dessa rede. Como diferentes setores e públicos a utilizam, e para diferentes propósitos, concluiu-se que seria apropriado segmentá-la em algumas subredes. Isso possibilitaria facilitar o controle de quem usa a rede, além do policiamento do tráfego. Para isso, a subrede geral do campus precisaria ser segmentada inicialmente em cinco novas subredes, denominadas:

Segmento Descrição Subrede IP
Pedagogica Pontos das salas de aula e laboratórios de informática 172.18.32.0/20
Administrativa Pontos de setores administrativos 172.18.16.0/20
DMZ Servidores acessíveis de fora da escola (ex: Wiki, WWW) 200.135.37.64/26
BD Servidores que hospedam bancos de dados (ex: LDAP, MySQL) 172.18.240.0/24
LAN Demais pontos de rede 172.18.0.0/20


A figura abaixo mostra a estrutura proposta para a rede do campus São José, composta pelas cinco novas subredes e as subredes dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2. Como se pode observar, o roteador/firewall Cisco ASA 5510 se torna um nó central da rede, pois interliga todas suas subredes (com exceção dos laboratórios de Redes 1 e Redes 2).


Nova-rede-ifsc-sj.png


Existe mais de uma forma de implantar uma estrutura como essa, as quais serão apresentadas nas próximas subseções.

Segmentação física

A segmentação física é uma solução aparentemente simples e direta. Cada subrede deve ser composta de uma estrutura exclusiva, contendo seus switches e cabeamentos. No entanto, para adotar esse tipo de segmentação, algumas modificações precisarão ser feitas na infraestrutura de rede existente. Observe a estrutura física da rede do campus:

Rede-ifsc-sj.png


O que seria necessário fazer para implantar uma segmentação física ?

Segmentação com VLANs

Se a reestruturação pudesse ser efetuada com mínimas modificações na estrutura física (incluindo cabeamento), a implantação da nova rede seria mais rápida e menos custosa. Para isso ser possível, seria necessário que a infraestrutura de rede existente tivesse a capacidade de agrupar portas de switches, separando-as em segmentos lógicos. Quer dizer, deveria ser possível criar redes locais virtuais, como mostrado na seguinte figura:

Vlans.png

No exemplo acima, três redes locais virtuais (VLAN) foram implantadas nos switches. Cada rede local virtual é composta por um certo número de computadores, que podem estar conectados a diferentes switches. Assim, uma rede local pode ter uma estrutura lógica diferente da estrutura física (a forma como seus computadores estão fisicamente interligados). Uma facilidade como essa funcionaria, de certa forma, como um patch panel virtual, que seria implementado diretamente nos switches.

Redes locais virtuais são técnicas para implantar duas ou mais redes locais com topologias arbitrárias, usando como base uma infraestrutura de rede local física. Isso é semelhante a máquinas virtuais, em que se criam computadores virtuais sobre um computador real.


Padrão IEEE 802.1q

Os primeiros switches com suporte a VLANs as implementavam de forma legada (i.e. não seguiam um padrão da indústria). Isso impedia que houvesse interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes. Logo a IEEE formou um grupo de trabalho para propor mecanismos padronizados para implantar VLANs, dando origem ao padrão IEEE 802.1q. Os fabricantes de equipamentos de rede o adataram largamente, suplantando outras tecnologias legadas (ex: ISL e VTP da Cisco). Com isso, VLANs IEEE 802.1q podem ser criadas usando switches de fabricantes diferentes.

Atualmente, a implantação de VLANs depende de switches com suporte ao padrão IEEE 802.1q. Essas características ficam destacadas nas especificações técnicas nos manuais desses equipamentos. Tente encontrar essas informações em alguns exemplos dos switches abaixo. Eles são usados nos laboratórios de redes 1 e redes 2:

Uma VLAN é identificada por um número, chamado VID (VLAN Identifier), sendo que a VLAN com VID 1 é considerada a VLAN default (configuração de fábrica). Em um switch com suporte a VLAN IEEE 802.1q, cada porta possui um (ou mais ...) VID, o que define a que VLAN pertence. Assim, para criar uma VLAN, devem-se modificar os VID das portas de switches que dela farão parte.

Além do VID, a configuração da porta de um switch deve especificar o modo de operação da VLAN:

  • tagged: cada quadro transmitido ou recebido por essa porta deve conter o número da VLAN a que pertence. Esse modo é usado normalmente em portas que interligam switches.
  • untagged: quadros que entram e saem pela porta não possuem informação sobre a VLAN a que pertencem. Usado normalmente para conectar computadores e servidores a switches.


Esses modos tagged e untagged implicam haver uma forma de um quadro Ethernet informar a que VLAN pertence. Isso é usado para restringir a propagação de quadros, fazendo com que sejam recebidos e transmitidos somente por portas de switches que fazem parte de suas VLANs.


O padrão IEEE 802.1q define, entre outras coisas, uma extensão ao quadro MAC para identificar a que VLAN este pertence. Essa extensão, denominada tag (etiqueta) e mostrada na figura abaixo, compõe-se de 4 bytes situados entre os campos de endereço de origem e Type. O identificador de VLAN (VID) ocupa 12 bits, o que possibilita portanto 4096 diferentes VLANs.


Quadro-8021q.png
Quadro ethernet com a TAG IEEE 802.1q


A tag de VLAN, inserida em quadros Ethernet, está diretamente relacionada com os modos tagged e untagged de portas de switches. Portas em modo tagged transmitem e recebem quadros que possuem tag, e portas em modo untagged recebem e transmitem quadros que não possuem tag. Isso foi pensado para tornar a implantação de VLANs transparente para os usuários finais, pois seus computadores não precisarão saber que existem VLANs (i.e. não precisarão interpretar tags). Por isso equipamentos que não interpretam tags são denominados VLAN-unaware (desconhecem VLAN), e equipamentos que recebem e transmitem quadros com tag são referidos como VLAN-aware (conhecem VLAN).


Exemplo: simulador de switch com VLAN:
Esta animação possibilita simular a configuração de VLANs em um switch, e efetuar testes de transmissão. Experimente criar diferentes VLANs e observar o efeito em transmissões unicast e broadcast (clique na figura para acessar o simulador).

Um simulador de VLANs

07/11 - Praticando VLANs com SWITCH Catalyst CISCO 2960S

=07/11 - Praticando VLANs com SWITCH Catalyst CISCO 2960S

Uso dos Switches do Laboratório para a criação de VLANs

Objetivos

  • uso da interface CLI da CISCO e comandos básicos;
  • gerenciamento de switches via TELNET;
  • configuração de VLANs distribuídas em 2 switches usando trunk e access;
  • uso de VLAN nativa para gerência comum.
Configuração básica do switch após reset

hostname SW_1 interface Vlan1

ip address 192.168.1.111 255.255.255.0

ip default-gateway 192.168.1.1 ip http server ip http secure-server

line con 0 line vty 0 4

password CISCO
login

line vty 5 15

password CISCO
login

enable secret CISCO

wr

</syntaxhighlight>

Para zerar a configuração:

erase startup-config erase running-config wr reload

depois executar os comandos anteriores via console

</syntaxhighlight>

Configurando vlan no switch

Switch>enable

Switch#configure terminal

Switch(config)#vlan 10

Switch(config-vlan)#name dep-administrativo

Switch(config-vlan)#exit

Switch(config)#

Switch(config)#interface fastEthernet 0/1

Switch(config-if)#switchport mode access

Switch(config-if)#switchport access vlan 10

Switch(config-if)#exit

Switch(config)#exit

Switch#sh vlan

</syntaxhighlight>

Configurando trunk no switch e interface nativa para gerenciamento comum

Switch>enable

Switch#configure terminal

Switch(config)#interface fastEthernet 0/1

Switch(config-if)#switchport mode trunk

Switch(config-if)#switchport mode native vlan 1

</syntaxhighlight>

Para apagar vlans:

no vlan 2-1000

</syntaxhighlight>

09/11 - Exercícios da Lista 1

09/11 - Exercícios da Lista 1