REDES DE COMPUTADORES

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1 REDES DE COMPUTADORES Prof. Esp. Fabiano Taguchi 1

2 PRIMÓRDIOS 1950 Auge da Guerra Fria, o Departamento de Defesa dos Estados Unidos realiza as comunicações militares pela rede de telefonia pública, que por sua vez tinha vulnerabilidade. PRIMÓRDIOS 1958 O então presidente Eisenhower criou a Advanced Research Projects Agency (ARPA) para atuar como um sistema de defesa antimísseis, voltado para projetos militares. 2

3 PRIMÓRDIOS 1964 Licklider, Kleinrock, Baran e Lawrence propuseram interconectar computadores para acessar dados e programas de qualquer lugar e de uma maneira rápida. Surge o conceito de redundância e comutação de pacotes. Uma bomba não poderia anular a comunicação; Divisão da mensagem em pacotes e remontagem no destino. PROJETO ARPANET 3

4 COMUTAÇÃO DE PACOTES Enquanto o sistema telefônico utiliza o conceito de comutação de circuitos, A Internet utiliza a comutação de pacotes. Preocupação do sistema telefônico: Estabelecer um caminho entre a origem e o destino. Preocupação da Internet Foco no sistema final e não mais no caminho. IMP Na figura ao lado o IMP (Interface Message Processor). No ano de 1970, 12 IMPs estavam posicionados de forma estratégica para interconectar computadores em todo território americano. 4

5 ARPANET 1972 Primeiro aplicação de foi desenvolvido % do tráfego era de s Cerf (UCLA) e Kanh (ARPA) propõem o Transmission Control Protocol and Internet Protocol (TCP/IP) O TCP/IP é considerado o marco inicial da Internet INTERNET 1986 Maioria dos departamentos norte americanos passam a se conectar à Internet; 1990 NFSnet substitui a ARPANET 1990 Tim Berners-Lee propõe a World Wide Web 1992 Gopher é desenvolvido, a primeira interface amigável 1993 Mosaic, o primeiro navegador Web 1994 Boom da Internet 5

6 ROTEADOR IBM PC IBM PC foram utilizados como roteadores de redes nos anos 1990 pela NFSNet. Um segundo upgrade foi necessário, aumentando a capacidade para 1,5 Mbps. ANS A partir desse sucesso, organizações comerciais começariam a demonstrar interesse em participar da rede, surge então a ANS (Advanced Networks and Services), desenvolvida em parceria pela IBMA, MCI e MERIT. A ANSNET contava com backbone de 45 Mbps. 6

7 BRASIL 1987 FAPESP e o LNCC se conectam aos Estados Unidos através da Embratel A Universidade Federal do Rio de Janeiro conecta-se com a Universidade da Califórnia É criada pelo Ministério da Ciência, a Rede Nacional de Pesquisas (RNP). BRASIL 1992 Começa a implantação do primeiro backbone nacional. Esse projeto começa com onze empresas conectadas de forma experimental à Embratel. Que tinha como objetivos: 7

8 SUCESSO DA INTERNET Rádio -> 38 anos para chegar a 50 milhões de usuários Televisão -> 13 anos para chegar a 50 milhões de usuários Internet -> 4 anos para chegar aos mesmos 50 milhões A Internet possui um crescimento exponencial acelerado, com surgimento de diferentes tecnologias de rede e requisitos. REQUISITOS DA INTERNET Conectividade Robustez Heterogeneidade Gerenciamento Custo Acessibilidade Responsabilização 8

9 OBJETIVOS DA INTERNET Interconectar redes; Prover conectividade fim-a-fim; Garantir acessibilidade global. SERVIÇOS E APLICAÇÕES - INTERNET 1ª GERAÇÃO , telnet e FTP 2º GERAÇÃO Archie, Gopher, NetFind, WAIS, e Usenet 3ª GERAÇÃO WWW, Robôs, jogos interativos e VRML 9

10 MEDINDO A VELOCIDADE bps 10 0 kbps 10 3 Mbps 10 6 Gbps 10 9 Tbps PRINCÍPIOS DE REDES 10

11 CONCEITO Dois ou mais nós conectados por um enlace, ou Duas ou mais redes conectadas por um nó SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO Conceito: Constitui-se de uma arranjo topológico interligando os vários módulos processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um conjunto de regras com o fim de organizar a comunicação. 11

12 PRINCÍPIOS DE UMA COMUNICAÇÃO O que é necessário para que duas pessoas possam se comunicar? Um canal de comunicação entre essas pessoas Uma linguagem clara entre as partes Definição: Protocolo de comunicação 12

13 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO É um conjunto de regras e procedimentos que definem a comunicação entre duas ou mais entidades. Definem: Ações tomadas durante a recepção e transmissão de mensagens, além do formato e a ordem das mensagens trocadas. 13

14 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Mas essas entidades podem necessitar de um algo a mais: Comunicação confiável; Comunicação sem falhas; Comunicação com qualidade e segura... 14

15 REDE DE COMPUTADOR REVISÃO 1. O que é uma rede de computador? 2. Que aplicações podemos ter utilizando uma rede? 3. A classificação de redes segundo extensão podem ser... TECNOLOGIAS DE TRANSMISSÃO 15

16 TRANSMISSÃO Basicamente são três grandes grupos quanto a tecnologia usada para transmissão: Redes de difusão (broadcasting) Redes ponto-a-ponto (point-to-point) Redes cliente-servidor REDES DE DIFUSÃO Nesta classificação temos como características: Canal de comunicação compartilhado; Mensagens são curtas e enviadas por uma das máquinas e recebidas por todas; É preciso controlar o meio; Toda mensagem possui um campo de endereço. 16

17 REDES PONTO A PONTO Nesta classificação temos como características: Conexão é feitas entre pares de computadores; Pacotes são enviados na modalidade store-and-forward; Algoritmos de roteamento são fundamentais; Utiliza S.O. local e com limite de máquinas. 17

18 REDES CLIENTE SERVIDOR Arquitetura mais sofisticada, onde o cliente se torna dependente do Servidor, que por sua vez detém todas as leis de utilização da rede. DIFUSÃO X PONTO A PONTO DIFUSÃO PONTO A PONTO Redes menores Localizadas geograficamente Redes maiores Espalhadas 18

19 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES PESSOAIS (PAN) Cobrem distâncias muito pequenas, geralmente destinadas a apenas uma pessoa. 19

20 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES LOCAIS (LAN) Cobrem distâncias pequenas, como um prédio ou um conjunto de prédios. Geralmente pertencentes a uma mesma organização. A taxa de transmissão de uma rede LAN geralmente é na base de Mb/s. Como exemplos, podem ser citados: Ethernet e WiFi. LAN LOCAL AREA NETWORK 20

21 LAN LOCAL AREA NETWORK ESCUTANDO ESCUTANDO A B C Quadros na fila de espera LIMITAÇÕES DE UM LAN Como apenas um computador pode transmitir por vez um quadro, o desempenho da rede diminui na medida que muitos computadores são posicionados no mesmo barramento. Para evitar colisões, os computadores escutam o barramento antes de transmitir, e só transmitem caso o barramento esteja livre. 21

22 HUB Concentradores que simulam internamente a construção de barramentos físicos. SWITCH Dispositivos capazes de segmentar a rede local, analisando os endereços físicos, permitindo interligar dispositivos que trabalham com velocidades de transmissão diferentes. 22

23 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES METROPOLITANAS (MAN) Cobrem distâncias grandes, como o de uma cidade. O exemplo para um rede MAN, temos a TV a cabo. CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES DE LONGA DISTÂNCIA (WAN) Cobrem distâncias muito grandes, geralmente um país ou um continente. A transmissão neste tipo de rede ocorre através de comutadores de pacotes interligados por enlaces dedicados. Em modo geral, possuem taxas de transmissão menores que as das LANs. 23

24 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES Em um projeto de uma rede de longa distância estão as sub-redes e os hosts. As sub-redes são responsáveis pelas linhas de transmissão e pelos elementos da comutação. 24

25 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES SEM FIO (WIRELESS) Tipo de rede cada dia mais usada pela inserção de novos elementos. Outras motivações como o custo e a mobilidade também contribuem para o crescimento. Apesar de possuir taxas de erros mais altas, e transmissões simultâneas podem causar interferências. INTEGRAÇÃO DE REDES 25

26 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES TOPOLOGIAS DE REDE 26

27 TOPOLOGIAS DE REDE Uma determinada topologia deve: Prover a disponibilidade para o tráfego de informações; Estabelecer rotas de menor custo para troca de informações; Fornecer a um usuário o melhor tempo de resposta. ESTRELA Na topologia em estrela, cada estação deve ser conectada ao nó central. Normalmente, é utilizada em redes locais. 27

28 ESTRELA ANEL Nesta topologia as mensagens circulam nó-a-nó até o destino, topologia está usado principalmente em redes locais. 28

29 ANEL BARRAMENTO As mensagens são transferidas sem a participação dos nós intermediários, desta forma todas as estações escutam as mensagens.. 29

30 BARRAMENTO O desempenho da topologia é baseado em: Meio de transmissão; Número de nós conectados; Controle de acesso; Tráfego. MALHA Usada principalmente em redes de longa distância, em geral as redes locais não utilizam topologia em malha. 30

31 ESTRUTURA DE REDES ESTRUTURA DE REDES Em muitas vezes uma rede é classificado conforme o seu papel funcional, dividindo então em: Redes de borda (Redes periféricas) Sistemas finais e redes de acesso Redes de núcleo (ISP) Roteadores e redes dorsais (backbones) 31

32 ESTRUTURA DE REDES REDES DE BORDA São hospedeiras (hosts hosts) ou sistemas finais. Sistemas finais encontram-se na borda da rede, para isso podem ser tanto clientes quanto servidores. Hospedeiros são clientes que executam os programas de aplicação, como: WWW e . 32

33 REDES DE BORDA Modelo de comunicação entre estações finais. A comunicação é feita através de: Modelo cliente/servidor Modelo par-a-par (P2P) P) REDES DE BORDA REDES DE ACESSO Conectam um sistema final ao primeiro roteador (roteador de borda). Nessa situação temos: Redes domésticas; Redes de acesso corporativo; Redes de ensino e pesquisa. 33

34 REDES DE BORDA REDES DE NÚCLEO Consistem da malha conexa de roteadores. A transferência de dados através de uma rede pode ser: Comutação de circuitos; Comutação de pacotes. Compartilhamento de recursos 34

35 REDES DE NÚCLEO Hierarquia de ISPs: ISP Nível 1 ISP Nível 2 (Regionais) ISP Nível 3 (Acesso) 35

36 PERDAS E ATRASOS Perdas e atrasos acontecem geralmente em buffers de roteadores, isso acontece devido a taxa de chegada de pacotes ao enlace ultrapassar a capacidade de saída do enlace. ANALOGIA DA CARAVANA Dez carros se movimentam a 100 Km/h Cada cancela em um pedágio demora 12 segundos para atender cada um dos carros. LINHAS DE COMUNICAÇÃO 36

37 CLASSIFICAÇÃO DA COMUNICAÇÃO SIMPLEX Enlace é utilizado apenas em um sentido HALF-DUPLEX Enlace é utilizado nos dois sentidos, porém apenas um por vez; FULL-DUPLEX Enlace é utilizados nos dois sentidos simultaneamente. 37

38 FONTES DE DISTROÇÃO DE SINAIS FONTE DE DISTORÇÃO DE SINAIS Ruídos Em qualquer transmissão, o sinal recebido é modificado por distorções impostas pelas características do meio físico, podemos distinguir um ruído em quatro tipos: Térmico Intermodulação; Linha cruzada; Impulsivo. 38

39 FONTE DE DISTORÇÃO DE SINAIS Atenuação Potência de uma sinal diminui com a distância em qualquer meio físico. A atenuação se dá devido a perdas de energia. Ecos Quando ocorre a mudança da impedância de uma linha de transmissão, sinais são refletidos e voltarão por esta linha, podendo corromper os sinais que estão sendo transmitidos. 39

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