Fundamentos de Redes de Dados

Duração: 75 minutos (explicação 20, prática guiada 45, verificação 10). Resultados dos TdR trabalhados: Conceber, configurar e administrar redes pequenas, médias e grandes; Configurar routers, switches, pontos de acesso e firewalls; LAN, WAN, WLAN, virtualização e nuvem.

Objectivos

• Distinguir cabo de cobre, fibra óptica e rádio pelas distâncias e usos.
• Explicar a função de comutador, encaminhador, ponto de acesso e firewall.
• Ler o estado físico de uma interface e o seu débito negociado.

Meios físicos

O cabo de par entrançado de cobre (categorias 5e, 6, 6A) serve ligações Ethernet até 100 metros por troço; a fibra multimodo serve centenas de metros dentro de um edifício ou campus; a fibra monomodo serve quilómetros, entre edifícios ou até ao operador. O rádio (Wi-Fi) liberta do cabo mas partilha o meio e sofre interferência (módulo 4).

Na escolha pesam distância, interferência eléctrica (a fibra não a sofre), custo, protecção contra raios entre edifícios e manutenção disponível no distrito.

Equipamentos e as suas camadas

Comutador (switch): liga equipamentos da mesma rede local e decide por endereço MAC (camada 2); os comutadores geridos permitem VLAN. Encaminhador (router): liga redes diferentes e decide por endereço IP (camada 3). Ponto de acesso: ponte entre rádio e cabo. Firewall: decide que tráfego passa entre zonas, por endereços, portas e estado das ligações.

Cada fabricante tem a sua linguagem de configuração; os conceitos são os mesmos. Neste curso usa-se Linux, que faz de comutador (bridge), encaminhador e firewall (nftables), porque é gratuito e as ideias transferem-se para qualquer equipamento.

Caso fictício

A DPE (fictícia) vai ligar um novo armazém a 350 metros da sede. Um fornecedor propõe cabo de cobre entre os edifícios. O técnico deve responder com uma alternativa fundamentada.

Prática guiada em rede isolada

Rede de prática fictícia, criada dentro de um computador de prática com o script base (módulo 1, lição 1). Nunca use estes passos na rede de produção nem contra endereços reais. As saídas mostradas são exemplos didácticos, não resultados de uma execução.

Topologia (descrição em texto)

• Rede base. Nesta prática cria-se uma ponte Linux (comutador virtual) br-lab no r1 e ligam-se dois postos de teste.

Passos

1. Veja o estado de uma interface: estado da ligação e tipo.

   sudo ip -n r1 -details link show r1-pc-adm

   Saída de exemplo (didáctica):

   3: r1-pc-adm@if2: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP
       link/ether aa:aa:aa:00:00:01 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netns pc-adm
       veth

2. Num computador físico com placa Ethernet (não na rede de prática), o débito negociado lê-se com ethtool. Aqui só se mostra o exemplo.

   Saída de exemplo (didáctica):

   Speed: 1000Mb/s
   Duplex: Full
   Link detected: yes

3. Crie um comutador virtual no r1 e dois postos de teste ligados a ele.

   sudo ip netns add t1; sudo ip netns add t2
   sudo ip -n r1 link add br-lab type bridge
   for t in t1 t2; do sudo ip link add $t-br type veth peer name br-$t; sudo ip link set $t-br netns $t; sudo ip link set br-$t netns r1; sudo ip -n r1 link set br-$t master br-lab up; done
   sudo ip -n r1 link set br-lab up
   sudo ip -n t1 addr add 192.168.50.1/24 dev t1-br; sudo ip -n t1 link set t1-br up
   sudo ip -n t2 addr add 192.168.50.2/24 dev t2-br; sudo ip -n t2 link set t2-br up
   sudo ip netns exec t1 ping -c 2 192.168.50.2

4. Veja a tabela de endereços MAC que o comutador aprendeu.

   sudo ip netns exec r1 bridge fdb show br br-lab | grep -v permanent

   Saída de exemplo (didáctica):

   aa:bb:cc:00:00:01 dev br-t1 master br-lab
   aa:bb:cc:00:00:02 dev br-t2 master br-lab

Critérios de sucesso

• t1 e t2 comunicam através de br-lab sem nenhum encaminhamento IP.
• A tabela fdb mostra um MAC aprendido em cada porta.

Como desfazer (reversão)

• sudo ip netns del t1; sudo ip netns del t2; sudo ip -n r1 link del br-lab

Alternativa em papel: tarefas e respostas esperadas

Responda ao fornecedor do caso.

350 m excede os 100 m do cobre Ethernet por troço; entre edifícios o cobre também conduz sobretensões. Propor fibra (multimodo serve a distância com os débitos habituais; monomodo se houver previsão de maior distância), com conversores ou portas ópticas nos comutadores.

Classifique: switch, router, ponto de acesso, firewall — que endereço usa cada um para decidir?

Switch: MAC (camada 2). Router: IP (camada 3). Ponto de acesso: ponte rádio–cabo (camada 2). Firewall: IP, portas e estado (camadas 3–4, às vezes 7).

Na saída do passo 1, o que indica LOWER_UP?

Que a camada física/ligação está activa (há portadora). UP sozinho indica só que a interface foi activada administrativamente.

Verifique o que aprendeu

Questão 1

Qual o meio mais adequado para ligar dois edifícios a 2 km?

1. Cabo categoria 6
2. Fibra monomodo
3. Cabo telefónico
4. Wi-Fi doméstico

Questão 2

Dois computadores na mesma rede comunicam através de um comutador. O comutador precisa de rota IP?

1. Sim, sempre
2. Não, decide por endereço MAC
3. Só em IPv6
4. Só se tiver firewall

Em leitura fácil

• Cabo de cobre: curto, até 100 metros.
• Fibra: longe e sem interferência.
• Comutador liga computadores; encaminhador liga redes.

Fontes

• Linux iproute2 — páginas de manual ip(8), ip-netns(8), bridge(8), tc(8) (https://man7.org/linux/man-pages/man8/ip.8.html)
• IEEE 802.1Q — Bridges and Bridged Networks (VLAN, STP/RSTP) (https://standards.ieee.org/ieee/802.1Q/)
• IEEE 802.11 — Wireless LAN (https://standards.ieee.org/ieee/802.11/)