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A figura 1 mostra uma típica placa de rede PCI com um conector RJ-45. Você encontrará na literatura técnica, o termo NIC para designar as placas de rede. Significa Network Interface Card, ou seja, placa de interface de rede.

Praticamente todas as placas mãe atuais possuem interface de rede onboard. Dessa forma, não é preciso instalar uma placa de rede como a da figura 1. Podemos entretanto fazer tal instalação quando queremos ter mais de uma placa de rede no mesmo computador, ou então quando a rede onboard apresenta defeito, ou quando queremos uma placa de rede com velocidade maior que a da rede onboard (por exemplo, 1000 Mbits/s no lugar de 100 Mbits/s).

Tanto as placas de rede como as placas mãe com rede onboard possuem na sua parte traseira, além do conector RJ-45, LEDs para monitoramento da comunicação. Isso facilita a identificação de problemas, como por exemplo, um mau contato no cabo. Você poderá encontrar LEDs com as seguintes indicações:

LINK: Indica que o cabo está corretamente conectado
Activity: Indica que a placa está transmitindo ou recebendo dados
100: Indica que a conexão é feita em 100 Mbits/s
1000: Indica que a conexão é feita em 1000 Mbits/s

As placas de rede mais comuns são os modelos PCI de 32 bits e 33 MHz, como a da figura 1 (o mesmo se aplica a rede onboard). Também encontramos modelos PCI de 66 MHz e de 64 bits. Essas placas mais avançadas são usadas em servidores de alto desempenho. A figura 2 mostra um exemplo deste tipo de placa. Observe o seu conector PCI (64 bits), maior que o encontrado na maioria das placas, que são de 32 bits.

Apenas as placas mãe para servidores possuem conectores PCI de 64 bits e/ou 66 MHz. Placas mãe para micros comuns (desktop) têm slots PCI de 32 bits e 33 MHz, o que limita a sua velocidade a 133 MB/s. É velocidade suficiente para placas de rede de 100 Mbits/s (ou 12 MB/s), mas fica no limite no caso de uso de placas de rede Gigabit (120 MB/s). Felizmente as placas mãe mais novas possuem slots PCI Express, que são muito mais velozes. O slot PCI Express mais simples opera com 500 MB/s, o que permite usar com folga, uma placa de rede Gigabit PCI Express. Nas placas mãe mais novas e com rede Gigabit onboard, essa interface também possui um link de alta velocidade com o chipset e a memória, não tendo portanto o problema de “gargalo” do barramento PCI convencional. Como resultado, uma interface de rede Gigabit pode oferecer seu máximo desempenho, ao contrário das quedas que ocorrem quando é usado o barramento PCI comum.

A maioria das placas de rede possui apenas um conector RJ-45. Podemos entretanto encontrar modelos sofisticados, usados em servidores, dotados de dois ou quatro conectores RJ-45, como a mostrada na figura 4. Placas com múltiplas conexões de rede podem ser usadas para aumentar o desempenho, distribuindo o tráfego entre canais independentes, ou para ter um sistema tolerante a falhas, com conexões redundantes.

OBS.: Existem equipamentos de rede Ethernet de 1000 Mbits/s (ou 1 Gbits/s) e de 10 Gbits/s. Futuramente serão utilizados em ampla escala nas redes, mas atualmente são usados apenas em conexões mais críticas, como a ligação entre servidores de alto desempenho.

Os cabos coaxiais caíram em desuso nas redes modernas, portanto é muito difícil encontrar placas de rede atuais com conectores BNC. As que ainda existem operam com 10 Mbits/s e possuem conectores BNC e RJ-45. Alguns modelos ainda são para o barramento ISA de 16 bits, como a da figura 5.

A maioria das redes novas usam cabeamento UTP (par trançado), mas ainda encontramos algumas redes antigas ainda em operação, baseadas no cabo coaxial 10Base2. Quem trabalha com manutenção de redes poderá precisar lidar com este tipo de cabeamento. Placas de rede e outros equipamentos baseados no cabeamento UTP são encontrados com facilidade em praticamente todas as lojas de hardware, entretanto os equipamentos baseados em cabos coaxiais são encontrados apenas nas lojas especializadas em equipamentos para redes. Essas lojas comercializam as placas, os cabos, conectores, alicates crimpadores, e outros dispositivos para o padrão 10Base2.

Entre os principais fabricantes de placas de rede, citamos Intel, 3COM e D-Link. Existem entretanto inúmeros fabricantes de placas de rede genéricas, que normalmente não utilizam o seu próprio nome, e sim, utilizam para as suas placas, o nome do seu chip principal (por exemplo, “placa de rede Realtek”).

A figura 6 mostra um hub, equipamento usado para ligar os computadores em redes que utilizam cabos UTP (lembrando mais uma vez que atualmente o switch é mais comum). Os modelos mais comuns seguem o padrão Fast Ethernet (100 Mbits/s), mas encontramos ainda muitos modelos antigos e de baixo custo que operam com apenas 10 Mbits/s. Existem ainda os modelos duais, que permitem conexões com velocidades diferentes na mesma rede (10 Mbits/s e 100 Mbits/s). Podemos encontrar hubs com conexões para 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48 e até 64 computadores. Praticamente todos os fabricantes já abandonaram a produção de hubs e hoje produzem apenas switches. Alguns poucos ainda produzem hubs de 4 ou 5 portas, de custo baixíssimo, para uso em redes domésticas.

A maioria dos hubs suporta operar com 100 Mbits e com 10 Mbits, e são portanto classificados como “10/100”. Se você precisa implementar uma rede em que alguns computadores utilizam placas de 10 Mbits/s e outros utilizam placas de 100 Mbits/s, tome cuidado com o tipo de hub que vai usar. Existem modelos mais simples que, ao detectarem que existe pelo menos uma placa operando a 10 Mbits/s, obrigam todas as placas de 100 Mbits/s a reduzirem sua velocidade para 10 Mbits/s. A maioria dos modelos entretanto dividem suas conexões em dois barramentos, um para cada velocidade. Desta forma, dois computadores equipados com placas de 100 Mbits/s poderão trocar dados nesta velocidade. Apenas quando um dos computadores envolvidos na comunicação utiliza placa de 10 Mbits/s esta velocidade será utilizada.

Os hubs são dispositivos relativamente baratos e podem ser usados para conectar computadores e formar uma pequena rede. Os hubs podem ser conectados uns aos outros, formando redes maiores.

Os hubs apresentam desempenho reduzido se comparados com os switches, que serão apresentados a seguir. Os dados que trafegam em um hub são retransmitidos para todos os computadores que nele estão conectados. Se existirem por exemplo 8 computadores conectados por um hub, e quatro deles estiverem transmitindo dados para os outros quatro, cada par de computadores só poderá usar em média 25% do tráfego total da rede. Cada computador terá que “esperar a sua vez”. Por exemplo, em uma rede de 100 Mbits/s, cada conexão será feita a 100 Mbits/s, mas não ocorrerá em 100% do tempo, e sim em cerca de 25% do tempo – supondo volumes de dados iguais. Tudo se passa como se cada uma das quatro transmissões estivesse ocorrendo a apenas 25 Mbits/s, na média.

Os switches são dispositivos concentradores com desempenho mais elevado. Eles estabelecem ligações independentes entre os computadores conectados. No nosso exemplo, com 4 computadores transmitindo dados para outros 4, cada um deles utilizará 100% da taxa de transmissão da rede, já que as conexões são independentes.

A figura 7 mostra as conexões internas de um hub de 8 portas. Todas elas ficam ligadas fisicamente a um único barramento interno. Apenas um dispositivo pode transmitir dados a cada instante, enquanto os demais o recebem. Os dados são acompanhados de um endereço, portanto apenas o dispositivo que é endereçado faz a recepção dos dados. Os demais dispositivos ignoram os dados que chegam acompanhados de um endereço que não é o seu (cada pacote de dados é acompanhado de uma espécie de cabeçalho, onde constam os endereços de destino e origem). O fato do hub utilizar um barramento compartilhado resulta em queda de desempenho quando são feitas muitas transmissões com elevadas quantidades de dados. É o que ocorre, por exemplo, quando dois ou mais PCs estão acessando grandes volumes de dados em um servidor.

Um switch é capaz de estabelecer conexões internas independentes, como se fosse uma “central telefônica”. No exemplo da figura 8, o computador 1 está transmitindo e recebendo dados do computador 3. Da mesma forma temos as ligações entre os computadores 2-5, 4-8 e 6-7. Essas conexões internas são reconfiguradas de acordo com a origem e o destino dos dados. Como podemos ver, o switch tem a mesma função que o hub, porém opera de forma mais inteligente e mais eficiente. O hub simplesmente ignora o significado dos dados que recebe. Apenas recebe cada bit e os retransmite para todas as suas portas. O switch armazena cada pacote de dados que chega por cada porta, determina o endereço de destino e envia esses dados para a porta na qual está ligado o computador destino.

Quando um switch é ligado, não sabe a princípio, os endereços dos computadores a ele ligados. Por isso começa operando como um hub, enviando os pacotes recebidos para todas as portas. À medida em que chegam as respostas dos computadores que receberam pacotes de dados, o switch passa a memorizar seus endereços. Depois de alguns minutos de uso, o switch já “memorizou” os endereços de todos os computadores, e passa a operar com seu máximo desempenho, enviando cada pacote de dados apenas para a porta onde está localizado cada computador destino.

A figura 9 mostra um switch de 48 portas. Switches de 8 portas são relativamente baratos, mas os preços aumentam bastante nos modelos com mais portas. Uma solução interessante é ligar esses dispositivos em cascata. Por exemplo, dois hubs de 8 portas equivalem a um hub de 14 portas (seriam 16, mas duas são usadas na conexão entre os hubs). Mais adiante mostraremos como são feitas essas conexões.

Entre os principais fabricantes de hubs e switches, citamos a 3COM, Intel, SMC, D-Link e Cisco.

Arranjos como o da figura 24 têm como vantagem o uso de servidores baseados em computadores comuns, com gabinetes comuns. Entretanto surge um problema, que é o elevado número de monitores, teclados e mouses, que podem ocupar muito espaço. Podemos reduzir o espaço ocupado utilizando o KVM switch. Trata-se de um dispositivo através do qual podemos controlar vários computadores usando um único teclado (K), monitor de vídeo (V) e mouse (M). Isso é possível porque os servidores não são operados continuamente pelo administrador. A maior parte do tempo permanecem sem receber comandos, e a utilização do seu monitor, teclado e mouse é bastante esporádica.

O KVM switch não é um equipamento que faz parte da rede, mas é útil pela economia de espaço que oferece. Usando um KVM switch de 8 portas, um único monitor, teclado e mouse são ligados a 8 computadores. É grande a economia de espaço, e também a redução de custo que o mesmo oferece – não é preciso comprar 8 monitores. Normalmente esses dispositivos possuem em seu painel, uma chave ou botão seletor para escolher qual dos computadores será conectado. Também é possível fazer a comutação através de uma seqüência de teclas (por exemplo, Shift-Control-Alt-5, ENTER; para selecionar a porta 5).

O modelo mostrado na figura 26 tem quatro portas. Possui conexões para vídeo, mouse serial, mouse PS/2 e teclado PS/2. O primeiro grupo de conectores destina-se à conexão do teclado, mouse e monitor. Os quatro restantes são ligados aos quatro computadores controlados, através de cabos apropriados. É conveniente comprar os cabos juntamente com o KVM switch, já que existem várias diferenças entre os modelos disponíveis. Por exemplo, o conector do teclado pode ser do tipo PS/2 (ou Mini DIN), ou tipo DIN, usado nos teclados antigos. O conector para o mouse pode ser serial (DB9) ou PS/2. Compre os cabos necessários juntamente com o produto. Existem ainda modelos mais sofisticados, que além de comutarem o funcionamento do teclado, monitor e mouse, possuem conexão para a placa de som e alto-falantes.

O gerenciamento de servidores não precisa ser feito necessariamente no servidor. Pode ser feito remotamente pelo administrador da rede, usando uma estação de trabalho. Existem inclusive programas para acesso remoto, que permitem reproduzir na tela de um outro computador da rede, uma tela idêntica à do servidor. Isso é o que chamamos de desktop remoto, ou desktop virtual. O servidor estaria então aceitando comandos de teclado e mouse vindos de um outro computador (normalmente uma estação de trabalho do administrador). O servidor também envia para esta estação de trabalho, o mesmo conteúdo que vai para a sua própria tela.

Existem entretanto operações que não podem ser feitas desta forma, como alterações no Setup e a própria inicialização do servidor. Etapas que não podem ser feitas remotamente podem ser feitas pelo KVM switch, economizando com o custo do teclado, mouse e principalmente do monitor, além do espaço que seria ocupado por esses dispositivos que seriam raramente utilizados.

Existem modelos de KVM que podem ser controlados remotamente, via Internet. O administrador pode assim controlar servidores que estão localizados a quilômetros de distância, ou até em outro estado ou outro país.

1) Placas de rede