Curso: Sistemas de Informação Disciplina: Redes de Computadores Prof. Sergio Estrela Martins

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1 Curso: Sistemas de Informação Disciplina: Redes de Computadores Prof. Sergio Estrela Martins Material de apoio

2 2 Esclarecimentos Esse material é de apoio para as aulas da disciplina e não substitui a leitura da bibliografia básica. Os professores da disciplina irão focar alguns dos tópicos da bibliografia assim como poderão adicionar alguns detalhes não presentes na bibliografia, com base em suas experiências profissionais. Bibliografia básica: FOROUZAN, Behrouz A.. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4ª ed. São Paulo: McGraw-Hill, TANENBAUM, Andrew S.. Redes de computadores : plt. 4ª ed. Rio de Janeiro: Campus - Elsevier, KUROSE, James F.. Redes de Computadores e Internet : Uma Abordagem Top Down. 3ª ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, STALLINGS, William,. Redes e Sistemas de Comunicação de Dados. 5ª ed. Rio de Janeiro: Campus - Elsevier, 2005.

3 REDES DE COMPUTADORES Capítulo 1 Introdução às redes de computadores e a Internet Modelos de referência OSI e TCP/IP Material de apoio

4 4 Conceitos Preliminares Definição Redes de computadores é um sistema de comunicação que permite a interconexão de computadores. Componentes do Sistema de Comunicação: Meios de transmissão (enlaces físicos). Regras para concretizar a comunicação (protocolos). Tipos de redes: Redes locais LAN Local Area Network Redes metropolitanas MAN Metropolitan Area Network Redes de longa distância WAN Wide Area Network

5 5 Conceitos Preliminares Parâmetros de diferenciação Tecnologias dos meios de comunicação LAN e MAN usam tecnologias semelhantes. WAN usam tecnologias próprias para longa distância. Velocidade de comunicação (taxa de transferência de dados). LAN e MAN usam meios de alta velocidade. WAN usam meios de comunicação com menores velocidades que as LAN e MAN. Taxa de erro característica do meio de transmissão. LAN e MAN têm baixa taxa de erro. WAN podem ter algum erro na transmissão. Cobertura geográfica. LAN tem cobertura mais limitada (prédio, campus). WAN tem cobertura ampla (internacional). MAN tem cobertura intermediária (região, bairro, cidade).

6 6 Conceitos Preliminares LAN MAN WAN Alta taxa de Transmissão (100 Mbps ou mais) Propriedade privada (confinada dentro dos limites da empresa) Baixa taxa de erro Surge com o aparecimento do padrão IEEE (1981) padrão para transporte de dados em alta velocidade numa região metropolitana Taxas de erro maiores que a LAN Taxas de Transmissão iguais ou MENORES que a LAN Rede formada para interligação de LANs e MANs localizadas em regiões fisicamente distantes. Taxas de erro mais elevadas pela complexidade Atende área geográfica relativamente pequena Vários tipos de Protocolos de transporte (TCP/IP, NetBEUI e IPX/SPX) Tem Hosts ligados diretamente nela Cobrem distâncias muito maiores Utiliza protocolos de rede WAN (ATM, MPLS) e protocolos derivados de redes LAN (MetroEthernet). É uma rede de transporte, isso é, não tem Hosts ligados diretamente nela Grande área de cobertura. Podem ser redes nacionais ou internacionais Usam linhas de transmissão de dados de grandes operadoras de telecomunicações É uma rede de transporte, isso é, não tem Hosts ligados diretamente nela

7 7 Conceitos Preliminares Protocolo É um conjunto de regras e convenções que permitem a troca confiável de informação entre dois ou mais dispositivos de comunicação de dados. Para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem até um destino, através de uma rede, é importante que todos os dispositivos da rede usem o mesmo conjunto de regras, isso é, o mesmo protocolo.

8 8 Conceitos Preliminares Funções dos Protocolos Características da interface física e funcional dos sinais digitais: elétricas, mecânicas e funcionais. Representação da informação: código, formatação e velocidade. Estabelecer as regras de controle de endereçamento. Processos de detecção de erros. Processos de recuperação de erros. Regras de controle de fluxo das informações. Regras de priorização de tráfego de informações.

9 9 Conceitos Preliminares Hierarquia de Protocolos Para reduzir a complexidade, a maioria das redes é organizada como uma pilha de camadas ou níveis, colocadas umas sobre as outras. A camada A camada n de uma máquina se comunica com a camada n de outra. As regras e convenções usadas nesse diálogo são conhecidas como protocolo de camada n. Na realidade, os dados não são transferidos diretamente da camada n de uma máquina para a de uma máquina para a camada n de outra máquina. Entre cada par de camadas adjacentes existe uma interface e esta define as operações e os serviços que acamada inferior tem a oferecer à camada que se encontra acima dela. Um conjunto de camadas e protocolos é chamado de arquitetura de rede a qual deve conter informações suficientes para permitir que um programador desenvolva software/hardware de cada camada.

10 10 Conceitos Preliminares Serviços oferecidos por camadas As camadas podem oferecer dois tipos diferentes camadas situadas acima delas: de serviços às Serviços orientado a conexões Se baseiam no sistema telefônico. Na maioria dos caos a ordem é preservada. Os bytes chegam na ordem em que foram enviados. Serviços sem conexões Se baseiam no sistema postal. Cada mensagem carrega o endereço de destino completo. Também chamado de serviço de datagramas.

11 11 Camada de Rede Serviço NÃO orientado à conexão Também denominado de serviço de Datagrama. Quando aplicado a redes de comunicação de dados, os hosts iniciam a transferência de dados sem a necessidade de estabelecer previamente uma conexão fim-a-fim. Datagramas de uma mesma aplicação podem trafegar por rotas diferentes através da rede. Os datagramas podem chegar ao destino fora da ordem em que foram transmitidos. Todas as informações necessárias para a rede decidir sobre o encaminhamento dos datagramas até seu destino devem constar do cabeçalho dos mesmos.

12 12 Camada de Rede Serviço CV - Circuito Virtual (Serviço orientado à conexão) Circuito Virtual: é uma ligação estabelecida entre dois hosts da rede no início da sessão, comportando-se como se fosse um circuito físico permanente. Antes de se iniciar a transmissão dos dados da aplicação, os hosts interagindo com a rede estabelecem uma rota Circuito Virtual para os pacotes, através dos vários nós intermediários da rede até o destino final. O CV determina um caminho pelo qual passam todos os pacotes de dados trocados entre os dois hosts que estão se comunicando. Ao final da comunicação o CV é liberado.

13 13 Camada de Rede Serviço CV - Circuito Virtual (Serviço orientado à conexão) Na fase seguinte de transferência dos pacotes de informação das aplicações (informação útil), eles transportarão no cabeçalho do datagrama as informações referentes ao CV definido. O trabalho nos nós da rede é bastante facilitado, pois eles não necessitam tomar decisões de roteamento para cada pacote que vai chegando a ele. Ele executa encaminhamento (roteamento x encaminhamento). Os pacotes de dados sempre chegam na sequência em que foram transmitidos, exceto quando pacotes forem perdidos durante o processo. Os cabeçalhos são simplificados sem necessidade do endereço completo do host destino em cada pacote de dados transferido.

14 14 Conceitos Preliminares Serviços e protocolos são conceitos diferentes, embora sejam confundidos com frequência. Um serviço é um conjunto de operações que uma camada oferece à camada situada acima dela. Já o protocolo é um conjunto de regras que controla o formato e o significado dos pacotes ou mensagens que são trocadas pelas entidades pares contidas em uma camada.

15 Modelo OSI

16 16 Modelo OSI - Open Systems Interconnection As LANs eram implementadas por várias empresas sem padronização e não havia compatibilidade entre os equipamentos tornando impossível a comunicação entre eles. Em 1984, um grupo de trabalho da International Organization for Standardization ISO criou o modelo chamado: Open Systems Interconnection (OSI) Era baseado em camadas, que definiu as bases para a interoperabilidade entre equipamentos de redes de fabricantes diversos. Somente define as principais funções distribuídas pelos diversos níveis de abstrações, ou seja, as camadas. Um modelo de camadas é muito útil no desenvolvimento de protocolos devido à estruturação que pode ser conseguida. O modelo OSI é composto por 7 camadas que estão divididas em: Camadas Físicas (1 e 2). Camadas Lógicas (3 a 7).

17 17 Modelo OSI - Open Systems Interconnection

18 18 Modelo OSI - Open Systems Interconnection Encapsulamento: É o processo no qual uma determinada camada do protocolo envelopa as informações recebidas do nível imediatamente superior e adiciona as informações de controle de sua camada (cabeçalho). Na recepção desse pacote, o cabeçalho é analisado pela camada correspondente e caso esteja tudo correto, os dados são repassados à camada seguinte.

19 Modelo TCP/IP

20 20 Modelo TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol (TCP/IP) é um conjunto de protocolos de comunicação utilizados para a troca de dados entre computadores em ambientes de redes locais ou remotas. As especificações dos protocolos TCP/IP são públicas e genéricas, o que permite sua implementação por diversos fabricantes. O Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) utiliza-se de dois diferentes protocolos: TCP: camada de transporte. IP: camada de rede. O modelo TCP/IP é similar ao modelo OSI.

21 21 Modelo TCP/IP

22 22 Modelo TCP/IP Camada 1 Acesso à Rede Consiste dos processos de acesso à rede física e interage com o hardware permitindo que as demais camadas sejam independentes do meio físico ou do hardware utilizado na comunicação. Camada 2 Internet ou Rede É responsável pelo endereçamento dos equipamentos envolvidos na comunicação de rede e pelo roteamento dos dados pelas diversas redes que eles atravessarão. O IP Internet Protocol é o principal protocolo dessa camada.

23 23 Modelo TCP/IP Camada 3 Transporte A camada de Transporte fornece serviço de entrega de dados fima-fim (host-a-host). São dois os protocolos desta camada: TCP Transmission Control Protocol: é um protocolo orientado a conexão e garante a entrega dos dados, corretos e na mesma sequência em que foram transmitidos. UDP User Datagram Protocol: não é orientado a conexão, não garante a entrega dos dados, mas gera menos sobrecarga (overhead) que o TCP.

24 24 Modelo TCP/IP Camada 4 Aplicação A camada de Aplicação fornece serviços as aplicações e processos que utilizam a rede. Qualquer usuário pode criar suas aplicações, pois o TCP/IP é uma arquitetura aberta. Exemplos de protocolos de aplicação são: HTTP Hyper Text Transfer Protocol, Protocolo de Transferência de Hipertexto, Internet. FTP File Transfer Protocol, Transferência de Arquivos. SMTP , Simple Mail Transfer Protocol, Protocolo de Transferência de Mail. POP , Post Office Protocol, Protocolo de Correio.

25 A Internet

26 26 A internet A internet NÃO é de modo algum uma rede, mas sim um vasto conjunto de redes diferentes que utilizam certos protocolos e fornecem determinados serviços comuns. Surgiu a partir da ARPANET no final da década de 1950 e seus usos mais comuns eram: Correio eletrônico ( ) Fóruns especializados (Newsgroup) Logon remoto (Ex.: telnet, ssh) Transferência de arquivos (Uso do programa FTP) Em 1990 surgiu uma nova aplicação chamada de World Wide Web ou WWW mudando a realidade da internet. Possibilitou criação de páginas (sites) Surgimento de Provedores de serviços de internet () Sua utilização passou a não ter mais limites

27 27 Redes e Internet Borda da Rede: Hospedeiros e suas Aplicações estão dentro da LAN. Serviço orientado à conexão Serviço não orientado à conexão. Núcleo da Rede: Rede de Roteadores interligados. Enlaces de comunicação entre os roteadores. Rede de comutação de pacotes (datagramas). Rede de comutação de circuitos (circuitos virtuais) Redes de Acesso: Enlaces de comunicação entre a LAN e o Núcleo da Rede.

28 28 Redes e Internet

29 29 A internet É grosseiramente hierárquica. s de zona-1 Estão no centro das redes Cobertura nacional e internacional A Zona-1 provê interconexão (peer) de modo privativa Zona-1 NAP Zona-1 Zona-1 A Zona-1 também provê interconexão nos pontos de acesso (NAPs) da rede pública NAP = Network Access Point (Ponto de acesso de rede)

30 30 A internet s de Zona-2 : s menores (freqüentemente regionais): Conectam-se a um ou mais s de Zona-1, possivelmente a outros s de Zona-2. de Zona-2 paga ao de Zona-1 pela conectividade ao resto da Internet de Zona-2 é cliente do provedor de Zona-1 Zona-2 Zona-2 Zona-1 NAP Zona-1 Zona-1 Zona-2 Zona-2 s de Zona-2 também provêm conexão privativamente entre si, interconexão em NAP Zona-2

31 31 A internet s de Zona-3 e s locais: Última rede de acesso ( hop ) (mais próxima dos sistemas finais). s locais e de Zona-3 são clientes dos s de zonas mais altas conectando-os ao resto da Internet locad local Zona-3 Zona-2 Zona-1 Zona-2 local local Zona-1 locad Zona-2 NAP Zona-1 Zona-2 local local Zona-2 local

32 32 A internet Um pacote passa através de muitas redes. local Zona-3 Zona-2 local local Tier-2 local Zona-1 NAP local Zona-1 Zona-2 local Zona-1 Zona-2 local Zona-2 local

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