Redes de Computadores

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1 Redes de Computadores Prof. Macêdo Firmino Introdução a Redes de Computadores Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

2 O que é Redes de Computadores? É a infra-estrutura de hardware e software usada para transferir informação entre dois ou mais entidades. Estas entidades podem ser: computadores, impressoras, câmeras, telefones celulares, televisões ou qualquer dispositivo que tenha a capacidade de processamento de dados; Esta infra-estrutura proporciona a transmissão de dados, voz, imagem e vídeo. A interconexão pode ser feita através de qualquer meio físico que possa transmitir informação. Por exemplo: Cabeamento de cobre; Fibras ótica; Microondas; Links de satélite, etc. Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

3 Por que se Usar Redes de Computadores? Meio de comunicação a distância; Compartilhamento de recursos (arquivos, vídeo, voz, etc.); Transferência de informações; Entretendimento. Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

4 Componentes Um sistema de comunicação é composto de cinco elementos: Mensagem: é a informação a ser transmitida; Transmissor: é o dispositivo que envia a mensagem; Receptor: é o dispositivo que recebe a mensagem; Meio: é o caminho físico por onde viaja a mensagem; Protocolo: é um conjunto de regras que governa a comunicação de dados. Protocolo Passo 1: Passo 2: Passo 3... Protocolo Passo 1: Passo 2: Passo 3... Mensagem Meio Transmissor Receptor Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

5 Fluxo de Dados Uma comunicação entre dois dispositivos pode ser: Simplex: a comunicação é unidirecional. Somente um dos dispositivos é capaz de transmitir. Half-Duplex: cada estação pode transmitir e receber, mas nunca ao mesmo tempo. Full- Duplex: ambas estações podem transmitir e receber dados simultaneamente. Direção dos dados Simplex Transmissor Receptor Direção dos dados em T1 Direção dos dados em T2 Half-Duplex Transmissor/Receptor Transmissor/Receptor Direção dos dados num tempo qualquer Full-Duplex Transmissor/Receptor Transmissor/Receptor Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

6 Tipo de Conexão A duas formas possíveis de conexão: Ponto a Ponto: é uma enlace dedicado entre dois dispositivos. Toda a capacidade do canal é reservada para a transmissão entre os dois; Multiponto: é aquela na qual mais de dois dispositivos compartilham o mesmo enlace. A capacidade do canal é compartilhada. Ponto a Ponto Multiponto Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

7 Modos de Transmissão A transmissão dos dados pode ser: Paralela: Os dados são agrupados em um conjunto de n bits. Este conjunto de bits são enviados e recebido a cada instante de tempo. Para isso é utilizado n meios físicos. Serial: somente 1 bit é enviado a cada instante de tempo. Sendo necessário apenas 1 canal de comunicação para transportá-lo. 1 Transmissor Receptor Transmissor Receptor Transmissão Paralela Transmissão Serial Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

8 Topologias Físicas Introdução a Rede de Computadores É a maneira pela qual uma rede é organizada fisicamente. Dois ou mais dispositivos se conectam a um canal, formando uma topologia. A topologia é uma representação geométrica da relação de todos os enlaces (canais) e dos dispositivos; Existem quatro topologias básicas: Barramento; Estrela; Anel; Malha. Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

9 Topologia - Barramento É uma topologia multiponto onde todos os componentes da rede são conectados a um único cabo, chamado de backbone; Esta topologia foi uma das primeiras topologias adotadas no projeto das primeiras redes locais; Vantanges: Fácil de instalar; Utiliza uma quantidade menor de cabos quando comparada a outras topologias. Desvantagens: Limitada pela distância e pelo número de equipamentos; Se o cabo for danificado todos os clientes perdem a conexão; Terminador Transceptores Transceptores Terminador Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

10 Topologia - Estrela Todos os componentes são conectados dedicadamente (exclusivo, ponto a ponto) a um dispositivo controlador no centro da estrutura. Este concentrador é geralmente um switch ou hub; Os dispositivos não são ligados diretamente entre si. Se um dispositivo desejar enviar dados a outro, primeiramente envia os dados para o concentrador que, por sua vez, replica os dados para o dispositivo de destino; Esta topologia é usada em redes locais (LANs). Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

11 Topologia - Estrela Vantanges: Fácil de instalar e reconfigurar; Robustez da topologia: se um enlace falhar apenas ele é afetado, todos os demais permanecerão ativos. Desta forma, facilita a identificação das falhas; Desvantanges: Dependência de toda a topologia em um único ponto. Se ele sair de operação toda a rede pára. Necessita de uma quantidade maior de cabos quando comparado as topologias barramento e anel. Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

12 Topologia - Anel Cada dispositivo possui uma conexão ponto a ponto (dedicada) somente com os dois dispositivos mais próximos dele (conectados de cada lado); Um sinal é transmitido ao longo do anel numa única direção, de um dispositivo a outro, até alcançar o destino. Quando um dispositivo do anel recebe um sinal endereçado a outro dispositivo, ele regenera o sinal de dados e o transmite adiante de forma unidirecional; Utilizado em fibras ópticas e cabo coaxial; Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

13 Topologia - Anel Introdução a Rede de Computadores Vantanges: Fácil de instalar e reconfigurar. Pois, cada dispositivo é ligado apenas aos seus vizinhos imediatos; Desvantanges: Com um anel simples, uma queda do enlace pode desabilitar toda a rede. Essa fragilidade pode ser resolvida utilizando um anel duplo. Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

14 Topologia - Malha Introdução a Rede de Computadores Nesta topologia cada dispositivos possui um enlace dedicado com cada um dos demais dispositivos da rede; Vantanges: É a topologia mais robustas com relação a falhas, se um enlace se torna inutilizável, ele não afeta o sistema como um todo; Facilitam na identificação de falhas; O tráfego pode ser direcionado de forma a evitar links com problemas; Segurança da informação: a informação passa do transmissor direto para o receptor; Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

15 Topologia - Malha Introdução a Rede de Computadores Desvantanges: Custo elevado de instalação devido a grande quantidade de cabeameto e portas de comunicação: cada dispositivo precisa ter (n 1) portas de comunicação a serem conectadas às demais (n 1) estações. Além disso, para ligar todos os dispositivos precisamos de n(n 1) 2 enlaces; Complexidade da instalação e configuração. Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

16 Classificação das redes Rede Local (LAN): é administrada privativamente e os enlaces entre dispositivos estão localizados dentro de uma sala, escritório, edifício ou campus. Atualmente, o tamanho de uma LAN é limitada a alguns quilômetros. Redes Metropolitanas (MAN): normalmente ela é projetada para abrangir uma cidade. Pode ser constituída de uma única rede ou pode conectar várias LANs. Um exemplo são redes de provedores de Internet em uma cidade; Redes Geograficamente Distribuídas (WAN): abrange grandes distâncias geográficas podendo compreender um país, um continente ou até mesmo todo o mundo. Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

17 Internet Hoje é raro vermos uma LAN, MAN ou WAN isoladas; elas geralmente estão conectadas entre si; A Internet é formada por mais de centenas de milhares de redes interconectadas. Milhões de usuários, diversas organizações, órgãos do governo, escolas, institutos de pesquisa, empresas e bibliotecas em mais de 100 países usam a Internet. Entretanto, esse extraordinário sistema de comunicação passou a existir apenas em Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

18 Internet Introdução a Rede de Computadores Em meados da década de 60, os mainframes em organizações de pesquisa eram dispositivos isolados. Computadores de diferentes fabricantes eram incapazes de se comunicar entre si; A agência de pesquisa (ARPA) do Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD) estava interessada em descobrir uma maneira de conectar computadores, de forma que os pesquisadores pudessem compartilhar suas descobertas, reduzindo os custos e eliminando duplicação de esforços; Em 1967 surgiu a idéia da Arpanet, uma pequena rede de computadores conectados. A idéia era que cada computador (não necessariamente do mesmo fabricante) estaria conectado a um hardware especializado chamado de processador de mensagens de interface (IMP). Os IMPs estariam conectados entre si e com os computadores; Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

19 Internet Introdução a Rede de Computadores Por volta de 1969, quatro universidades americanas formaram a Arpanet através dos IMPs. As universidades foram Univeridade de Los Angeles, Santa Bárbara, Stanford e Utah. Um software, chamado de Protocolo de Controle de Rede (NCP) fornecia a comunicação entre os computadores; Em 1972, Vint Cerf e Bob Kahn desenvolveu um Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) necessários para conseguir a entrega de uma mensagem de um ponto a outro. Este protocolo incluia conceitos de encapsulamento, endereçamento e as funções de um gateway. Logo depois, autoridades decidiram dividir o TCP em dois protocolos: o TCP e o IP. O IP faria o roteamento das mensagens, ao passo que o TCP seria responsável por funções por segmentação, remontagem e detecção de erros. Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

20 Internet - Gráfico de Uso nos Últimos 15 anos Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

21 Internet Introdução a Rede de Computadores Na atualidade, a maioria dos usuários que deseja conexão com a Internet utiliza os serviço de um Provedor de Acesso à Internet (ISPs - Internet Service Providers) da sua cidade; ISP local... ISP local ISP local... ISP local ISP regional... ISP regional ISP nacional ISP nacional ISP nacional ISP Internacional Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

22 Internet Os provedores locais de acesso fornecem serviços diretamente a seus usuários finais. Os ISPs locais podem estar conectados a ISPs regionais ou diretamente a ISPs nacionais. Os ISPs regionais estão conectados aos ISPs nacionais. Os nacionais estão conectados aos ISPs internacionais. Os ISPs internacionais conectam países e continentes entre si. São exemplos de ISPs nacionais: Embratel, Rede Nacional de Pesquisa (RNP), Oi/Brasil Telecom, AT&T, NTT, Terra, Mundivox do Brasil, Telefonica e Intelig. São exemplos de ISPs Internacionais: America Online, Asia Online, Compuserve Global One, GRIC e IFX Networks. Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

23 Padrões Os padrões são essenciais para a interoperabilidade de equipamentos e processos de diferentes fabricantes nacional e internacional e de desenvolvedores de programas; Os padrões fornecem diretrizes aos fabricantes, fornecedores, órgãos do governo, programadores e outros provedores de serviços; Os padrões são desenvolvidos por meio da cooperação de: Comitês de criação de padrões: ISO, ITU-T, IEEE e Ansi; Fóruns; Órgãos Reguladores: ANATEL; Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

24 Protocolos Um protocolo é um conjunto de regras que governa a comunicação de dados. Os protocolos definem o que é comunicado, de que forma é comunicado e quando será comunicado. Os elementos chaves de um protocolo são: Semântica: revela qual o significado de cada conjunto de bits, ou seja, como os sinal será interpretado e que ação será tomada baseada nessa interpretação; Temporização: define quando os dados devem ser enviados e quão rápido eles podem enviá-los; Sintaxe: define o formato dos dados e à ordem segundo o qual os dados são apresentados; Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25

25 Questões 1 O que é uma rede de computadores? Que tipos de dispositivos podem fazer parte de uma rede? 2 Defina o conceito de transmissor, receptor, canal de comunicação, mensagem e protocolo; 3 Qual a diferença entre redes ponto a ponto e multiponto? 4 Quais as diferenças entre as redes LAN, MAN e WAN? apresente um exemplo para cada tipo de rede. 5 Quais são as topologias básicas? descreve resumidamente o seu funcionamento, suas vantagens e desvantagens. 6 O que é Internet? e o que é provedor de acesso? Macêdo Firmino (IFRN) Redes de Computadores Novembro de / 25