Informática I. Aula Aula 20-27/11/06 1

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1 Informática I Aula 20 Aula 20-27/11/06 1

2 Ementa Histórico dos Computadores Noções de Hardware e Software Microprocessadores Sistemas Numéricos e Representação de Dados Estrutura e Organização da Informação Linguagens de Programação Sistemas Operacionais Redes de Computadores e Internet Engenharia de Software Softwares Aplicativos Aspectos Legais do Software Aula 20-27/11/06 2

3 Histórico Inicialmente a computação era baseada no processamento centralizado de dados. Os dados de entrada tinham que ser fisicamente transportados para o computador. Os dados de saída tinham que ser fisicamente distribuídos aos usuários. A partir do fim da década de 1960, iniciouse o processamento distribuído de dados. Os computadores de menor porte tinham acesso aos dados de um computador central. A partir da década de 1980, os computadores pessoais que eram utilizados apenas de forma isolada, começaram a ser interligados em redes de computadores. Uma rede de computadores é uma infraestrutura de troca de mensagens entre os módulos ligados na rede, permitindo o acesso a recursos remotos e a aplicações distribuídas. Aula 20-27/11/06 3

4 Sistema de comunicação O sistema de comunicação usado em uma rede é composto por: Meios físicos de conexão (enlaces físicos) Ex: cabo ethernet, conexão sem fio wi-fi, conexão Bluetooth Regras de comunicação entre os módulos processadores (protocolos) Ex: TCP/IP Topologia (maneira como os computadores são conectados) Aula 20-27/11/06 4

5 Meios físicos de conexão Exemplos de meios físicos: Pares de fios Cabos coaxiais Fibra ótica Transmissão por microondas Transmissão por satélite Transmissão sem fio A sua capacidade de transmissão é medida através da largura de banda. Aula 20-27/11/06 5

6 Pares de Fios Também conhecidos como pares trançados: Dois fios trançados um ao redor do outro para reduzir a interferência elétrica. Baratos. Já instalados (para sistemas telefônicos). Suscetíveis a interferências elétricas e ruídos. Ruído qualquer coisa que provoque distorção do sinal. Aula 20-27/11/06 6

7 Cabo Coaxial Um fio condutor central envolto por uma camada isolante e blindagem metálica. Comumente usado para conectar a TV a cabo. Maior largura de banda e menos suscetibilidade a ruído do que os pares trançados. Aula 20-27/11/06 7

8 Fibra Ótica Usa a luz em vez de eletricidade para enviar dados. Largura de banda muito maior do que a dos cabos coaxiais. Imune a interferências elétricas. Materiais mais baratos do que os cabos coaxiais, porém, sua instalação tem um custo mais elevado. Aula 20-27/11/06 8

9 Transmissão por Microondas Usa transmissão de sinais de dados em linha de visão através da atmosfera: As microondas do emissor precisam ver o receptor. Requer estações repetidoras aproximadamente a cada 48 quilômetros. As ondas seguem uma linha reta; a Terra é curva. Oferece alta velocidade e eficiência quanto ao custo. Suscetível às condições climáticas. Aula 20-27/11/06 9

10 Transmissão por Satélite Uma forma de transmissão por microondas: O satélite age como uma estação de retransmissão. Componentes: A estação terrestre envia e recebe sinais do satélite. Um transponder recebe e amplifica o sinal, modifica a freqüência e retransmite os dados. Útil quando os sinais devem percorrer milhares de quilômetros. Aula 20-27/11/06 10

11 Transmissão Sem Fio Transmite dados em distâncias relativamente curtas usando técnicas de transmissão sem fio. Exemplos: IrDA usa infravermelho em linha de visão direta. Bluetooth usa ondas de rádio para conectar dispositivos móveis. Padrões regem a transmissão sem fio. Aula 20-27/11/06 11

12 Regras de comunicação Protocolo um conjunto de normas para intercâmbio de dados entre dois computadores. Acordo sobre como se devem enviar dados e como o recebimento deve ser confirmado. Necesário para possibilitar que computadores de diferentes fornecedores se comuniquem. O Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) permite a qualquer computador comunicar-se com a Internet. Aula 20-27/11/06 12

13 Topologia de Redes Topologia é o arranjo físico (layout) de uma rede. Nó cada computador, impressora ou servidor na rede. Aula 20-27/11/06 13

14 Topologia de Redes Os enlaces físicos podem ser de dois tipos: Ligação ponto-a-ponto Cada enlace possui somente dois pontos de comunicação Ligação multiponto Cada enlace permite a presença de vários pontos de comunicação Aula 20-27/11/06 14

15 Topologia de Redes (cont.) A direção de transmissão do enlace pode ser de vários tipos: Simplex Utilizado em apenas um dos dois possíveis sentidos de transmissão. Half-Duplex Utilizado nos dois possíveis sentidos de transmissão, porém apenas um por vez. Full-Duplex Utilizado nos dois possíveis sentidos de transmissão, simultaneamente. ou Aula 20-27/11/06 15

16 Exercício Classifique as linhas de conexão abaixo quanto ao tipo de conexão: Rádio walk-talk Canal de rádio FM Aparelho telefônico Canal de televisão Vídeo conferência Aula 20-27/11/06 16

17 Topologia de Redes (cont.) A topologia física determina como os enlaces estão dispostos em uma rede. Topologias comuns em LANs e WANs: Multiponto Barramento Ponto-a-ponto Estrela Anel Aula 20-27/11/06 17

18 Topologia em barramento Todos os dispositivos se ligam ao mesmo meio de transmissão. O meio tem início e fim físicos. Se o nó A enviar um sinal para o nó B, o sinal se propagará por todo o comprimento do cabo. Existe um mecanismo de endereçamento para que cada nó compreenda quais mensagem deve receber. Exemplo: Rede Ethernet com cabo coaxial. Vantagem: custos de cabeamento minimizados Desvantagens: dificuldade de corrigir problemas pois não há ponto central quebra dos cabos pode desativar todo o segmento Aula 20-27/11/06 18

19 Topologia em estrela Cada dispositivo é conectado a um ponto central por meio de um link ponto-a-ponto. Dependendo da arquitetura lógica utilizada, diversos nomes são usados para o ponto central: Hub Repetidores multiponto Concentrador Exemplo: rede Ethernet com Hub Vantagens: cada dispositivo é isolado no seu próprio cabo. a maioria dos sistemas de cabeamento é projetada em estrela. Desvantagens: mais cabos são necessários. falhas de hub desativam a rede. Aula 20-27/11/06 19

20 Topologia em Anel É um loop físico e fechado, consistindo em links ponto-a-ponto. Cada nó age como um repetidor. Recebe uma transmissão oriunda do nó anterior e a amplifica antes de passála adiante. Exemplos: Token Ring, FDDI. Vantagens: cada repetidor duplica os sinais, ocorrendo pouca degradação Desvantagens: uma quebra no anel desativa toda a rede dispositivos da rede tendem a ser mais caros. Aula 20-27/11/06 20

21 Classificação de redes quanto a área geográfica coberta LANs = Local Area Networks Redes locais Interligam computadores e periféricos em um espaço restrito (casa, escritório, escola e edifícios próximos). MANs = Metropolitan Area Networks Redes metropolitanas Abrangem uma cidade. WANs = Wide Area Networks Redes de longa distância Abrangem uma grande área geográfica como um país ou continente PANs = Personal Area Networks Redes de computadores pessoais Menor do que a LAN, abrange alguns dispositivos pessoais Aula 20-27/11/06 21

22 Redes Locais (LAN) Interligam computadores e periféricos em um espaço restrito (até 10km). Atualmente são baseadas em conexões físicas Ethernet ou Wi-fi. 10, 100 ou até 1000 Mbits/s. Em geral de propriedade privada e usadas por uma única organização. Atualmente utilizam o protocolo TCP/IP. Aula 20-27/11/06 22

23 Redes Metropolitanas (MAN) Abrangem uma cidade ou região metropolitana. O exemplo mais conhecido é a rede de TV a cabo. Utiliza principalmente fibra ótica como conexão física. Pode ser proprietária e usada por uma única organização, mas normalmente é utilizada por várias organizações. Aula 20-27/11/06 23

24 Redes de Longa Distância (WAN) WANs são usadas para a interconexão de redes menores. Possuem um custo de conexão bastante elevado devido aos circuitos para satélites e enlaces de microondas. São, em geral, mantidas, gerenciadas e de propriedade privada de grandes operadoras e seu acesso é público. Aula 20-27/11/06 24

25 Redes Pessoais (PAN) São de menor alcance do que as LANs (alguns metros). Podem ser usadas para comunicação dos dispositivos entre si e deles para a Internet. Utilizam para a conexão cabos USB ou FireWire, ou conexão sem fio Bluetooth. Aula 20-27/11/06 25

26 A Internet A Internet é um sistema mundial e publicamente acessível de redes interconectadas que transmitem dados usando o protocolo IP. A Internet é uma rede de redes. Internet, colorida por endereço IP Aula 20-27/11/06 26

27 Diferença entre WWW e Internet Ao contrário do que se pensa, Internet não é sinônimo de WWW (world wide web). A Internet é uma coleção de redes de computadores interconectadas, ligadas por fibra ótica, conexões sem fio, fios de cobre, etc. A WWW é uma coleção de documentos interconectados, acessados através de links e URLs e usando a Internet para a transmissão dos documentos. Outros serviços também estão disponíveis na Internet, além da Web. Acesso remoto a outras máquinas (Telnet e SSH) Transferência de arquivos (FTP) Correio eletrônico (POP e SMTP) Mensagens instantâneas Aula 20-27/11/06 27

28 Histórico da Internet Antes da internet As redes não eram interconectadas entre si. Algumas redes eram interligadas, mas só para usos bem específicos. O problema principal era conectar redes físicas separadas a fim de formar uma só rede. Com o surgimento da idéia da transmissão de dados em pacotes, esse problema foi amenizado. A rede ARPANET ARPA = Advanced Research Projects Agency Considerada precursora da Internet, foi a primeira infra-estrutura global para a comunicação entre computadores. Em 1969, foram criados links entre algumas universidades americanas. Aula 20-27/11/06 28

29 Histórico da Internet (cont.) A ARPANET cresceu rápido e nos anos 80 já interconectava redes de muitas universidades e grandes empresas, como a HP. No final da década de 1980, a ARPANET é entregue aos cuidados da NSF (National Science Foundation). A NSF desenvolve o protocolo TCP/IP. O termo Internet surge. Redes de outros países passaram a se conectar. Surgem os primeiros ISPs (Internet Service Providers) que dão acesso a empresas e particulares, sobretudo através de conexões dial-up. Na década de 1990, o aparecimento da WWW e dos browsers, e a diminuição dos custos de acesso contribuiram para o enorme crescimento da internet. Aula 20-27/11/06 29

30 Protocolo IP IP = Internet Protocol O protocolo IP define mecanismos de transmissão de pacotes sem conexão. O protocolo IP define três pontos importantes: A unidade básica de dados a ser transferida na Internet (o pacote). O software que executa a função de roteamento, escolhendo o caminho no qual os dados serão enviados. Um conjunto de regras que envolvem a transmissão de pacotes não confiáveis. Como os hosts ou gateways podem processar os pacotes. Como e quando as mensagens de erros podem ser geradas. As condições em que os pacotes podem ser descartados. Aula 20-27/11/06 30

31 Endereço IP O endereço IP é um número de 32 bits em IPv4 (versão 4 do IP) e está associado a um único sistema ligado na rede. Normalmente escritos como quatro octetos (em decimal), por exemplo O serviço DNS (domain name service) é usado para traduzir nomes de domínio em endereços IP. Aula 20-27/11/06 31

32 Formato do Datagrama IP O datagrama (ou pacote) IP é a unidade básica de dados no nível IP. Um datagrama está dividido em duas áreas, uma área de cabeçalho e outra de dados. O cabeçalho contém toda a informação necessária que identificam o conteúdo do datagrama. Na área de dados está encapsulado o pacote do nível superior, ou seja um pacote TCP ou UDP. Aula 20-27/11/06 32

33 Roteamento IP O roteamento IP consiste em decidir para onde enviar um datagrama baseando-se no endereço IP destino contido no datagrama. Roteamento direto. Só acontece quando duas máquinas estão na mesma rede. O transmissor encapsula o datagrama num quadro físico, traduz o endereço IP destino ao endereço físico (de hardware) correspondente, e envia o quadro resultante diretamente ao destino. Roteamento indireto. Os dados são transmitidos a outra rede através de gateways. Os gateways têm tabelas de roteamento para determinar qual o próximo gateway ou máquina que deve ser enviado um pacote com um certo endereço IP. Aula 20-27/11/06 33

34 Protocolo TCP TCP = Transmission Control Protocol Orientado à conexão - a aplicação envia um pedido de conexão para o destino e usa a "conexão" para transferir dados. Ponto a ponto - uma conexão TCP é estabelecida entre dois pontos. Confiabilidade - O TCP usa várias técnicas para proporcionar uma entrega confiável dos pacotes de dados. Full duplex - É possível a transferência simultânea em ambas direcções (cliente-servidor) durante toda a sessão. Handshake - Mecanismo de estabelecimento e finalização de conexão a três e quatro tempos, respectivamente, o que permite a autenticação e encerramento de uma sessão completa. O TCP garante que, no final da conexão, todos os pacotes foram bem recebidos. Aula 20-27/11/06 34

35 Protocolo TCP (cont.) Entrega ordenada - A aplicação faz a entrega ao TCP de blocos de dados com um tamanho arbitrário num fluxo (ou stream) de dados. O TCP parte estes dados em segmentos. A circulação dos pacotes ao longo da rede pode fazer com que os pacotes não cheguem ordenados. O TCP garante a reconstrução do stream no destinatário mediante os números de sequência. Controle de fluxo - O TCP usa o campo janela ou window para controlar o fluxo. O receptor, à medida que recebe os dados, envia ACK, que pode especificar o tamanho do buffer no campo (janela) do segmento TCP. Aula 20-27/11/06 35

36 Estabelecimento de conexão TCP Aula 20-27/11/06 36

37 Adequação de Parâmetros Aula 20-27/11/06 37

38 Término de Conexão TCP Aula 20-27/11/06 38

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