UNIDADE 5 REDES DE COMPUTADORES

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1 UNIDADE 5 REDES DE COMPUTADORES Professor: Leandro M. Crescencio leandromc@inf.ufsm.br 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 1

2 Arquitetura de Rede 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 2

3 Arquiteturas Definição Arquitetura de uma rede é o conjunto de elementos em que ela se sustenta tanto a nível de hardware como de software e com elementos físicos e elementos lógicos Arquitetura é que permite o estabelecimento de comunicação com outras redes ou equipamentos Arquiteturas mais difundidas SNA (Systems Network Architecture) da IBM OSI (Open System Interconection) Internet TCP/IP 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 3

4 Interconexão Definição de interconexão uma coleção de redes individuais, conectadas por dispositivos de rede intermediários, que atua como uma única rede grande 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 4

5 Padronização ISO (International Organization for Standardization) Organização (1946) de trabalho voluntário formada pelas organizações nacionais de padronização ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ANSC American National Standards Commitee Procedimentos de estabelecimento de padrões adotados pela ISSO têm como objetivo alcançar o maior consenso possível ISO é organizada em comitês técnicos (TC) tratam de assuntos específicos IETF (Internet Engineering Task Force) Comissão de padronização da Internet Organizada em grupos dedicados ao desenvolvimento de padrões Padrões são RFCs (Request For Comments) Versões iniciais são Internet Drafts 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 5

6 Modelo OSI Modelo de interconexão entre redes baseada em 7 camadas Cada nível ou camada é uma divisão do problema geral de comunicação em subproblemas específicos camadas congregam padrões e técnicas pertinentes à solução do problema Camada fornece serviços à camada superior suportada pelos serviços da camada inferior Aplicação Apresentação Dados no Nível Camada inferior Sessão Transporte Rede Enlace Física Dados no Nível Camada superior 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 6

7 Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Transferência de bits num meio modos de representação dos bits conexões elétricas e mecânicas modos de transmissão: single, half, ou full- duplex 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 7

8 Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física esquemas de delimitação dos quadros controle de erros e perdas de transmissão controle de fluxo da informação transferida: para não sobrecarregar receptor 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 8

9 Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física comunicação entre subredes interconexão roteamento de mensagens 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 9

10 Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace No contexto de que as camadas mais abaixo podem ser visualizadas por outros dispositivos durante o transporte Física transporte confiável de mensagens comunicação fim- a- fim multiplexação de conexões controle de fluxo fim- a- fim 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 10

11 Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física estabelecimento de sessões de diálogo entre dois usuários do serviço de sessão sincronização do diálogo: marcas de sincronização que permitem a retomada do diálogo no caso de falha definição do conceito de atividade: permite distinguir partes de um diálogo. Em uma sessão pode existir um diálogo por vez 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 11

12 Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física codificação da informação: ASCII, EBCDIC,... compressão dos dados segurança da informação: criptografia 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 12

13 Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Diversos serviços: POP, IMAP, SMTP, SNMP, FTP, SSH, HTTP... 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 13

14 Topologias de Redes Topologia especifica a disposição geométrica da rede topologias comuns são: barramento, anel e estrela 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 14

15 Topologia de Redes Topologia Física Decorre do modo como a rede se apresenta instalada no espaço a ser coberto Topologia Lógica Decorre do modo como as estações vão se comunicar entre si fazendo o fluxo de mensagem 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 15

16 Barramento Forma computadores se ligam a um cabo único e comum quando uma estação lança um sinal na rede ele percorre em ambas as direções atingindo a todos os nós rede é construída de forma que quando o sinal atinge uma das extremidades, ele é destruído 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 16

17 Barramento Características Na transmissão de um pacote de dados todas as estações recebem esse pacote No pacote, além dos dados, há um campo de identificação de endereço de destino (número) somente a placa de rede da estação de destino captura o pacote de dados do cabo, pois está a ela endereçada endereço físico é definido pelo fabricante teoricamente é impossível ter duas placas com o mesmo endereço físico em uma rede 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 17

18 Barramento Características Como todas as estações compartilham um mesmo cabo somente uma transação pode ser efetuada por vez não há como mais de um nó transmitir dados por vez Deve haver um controle de acesso Token Bus 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 18

19 Barramento Método de Acesso TokenBus Uma mensagem (token) circula entre as estações Quem tiver o token pode transmitir Impossível ocorrer colisões 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 19

20 Anel Nesta topologia nós vão-se ligando uns aos outros formando um anel cabo não tem início nem fim cada estação funciona como repetidor reforçando os sinais entre uma estação e outra dados percorrem o anel em sentido único padrão mais conhecido é o Token Ring (IEEE 802.5) da IBM 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 20

21 Anel Cada máquina só transmite mensagens à sua vizinha à esquerda e só recebe mensagens da vizinha à direita. A mensagem de uma máquina para outro deve ser enviada no sentido horário, até que se alcance o seu destino. Quando a mensagem chega ao seu destino, a máquina receptora mantém uma cópida da mensagem e envia uma resposta para o anel. Quando a resposta atingir a máquina que originou a mensagem, esta máquina verifica, se a mensagem alcançou seu destino e a retira do anel. 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 21

22 Anel Através do canal de comunicação é passado um padrão de bits chamado token. As máquinas que apresentarem este token recebem a autorização para transmitir suas próprias mensagens. Sem o token, a máquina só pode retransmitir as mensagens que recebe. Se uma máquina precisa fazer uma transmissão, ele transmite as mensagens, mas retém o token. Quando as mensagens tiverem completado o seu ciclo ao redor do anel, a máquina devolve o token para a próxima máquina. 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 22

23 Anel Desvantagens Falha de qualquer nó acarreta a falha da rede inteira Diagnóstico de falhas é difícil Reconfiguração da rede, ou seja, para acrescentar ou retirar nós é mais complicada. 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 23

24 Estrela Nesta topologia Existe um dispositivo central comumente um concentrador hub ou switch todo o tráfego da rede passa por este centro 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 24

25 Estrela Hub Topologia fisicamente será em estrela, porém logicamente ela continua sendo uma rede de topologia em barramento hub é um periférico que repete para todas as suas portas os pacotes que chegam se a estação 1 enviar um pacote de dados para a estação 2, todas as demais estações recebem esse mesmo pacote continua havendo problemas de colisão e disputa para ver qual estação utilizará o meio físico. 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 25

26 Estrela Switch Rede será fisicamente e logicamente em estrela Periférico com a capacidade de analisar o cabeçalho de endereçamento dos pacotes de dados enviando os dados diretamente ao destino sem replicá-lo desnecessariamente para todas as suas portas A rede torne-se mais segura e muito mais rápida praticamente elimina problemas de colisão duas ou mais transmissões podem ser efetuadas simultaneamente desde que tenham origem e destinos diferentes 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 26

27 Estrela Vantagens Mais confiável em caso de falhas, apenas a estação conectada pelo cabo para Facilidade de manutenção Facilidade de identificação de problemas Facilidade de ampliação pode-se aumentar o tamanho da rede sem a necessidade de parála Desvantagens Necessidade de maior quantidade de cabos Paralisação total no caso de falha no equipamento do centro 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 27

28 Protocolo Protocolo Humano Oi Para o entendimento é utilizado uma linguagem conhecida em ambas direções Protocolo de Rede Para o entendimento é utilizado o mesmo protocolo em ambas direções TCP connection req. Oi TCP connection reply. Que horas São? Get 16:00 TEMPO <file> Protocolo define o formato e a ordem das mensagens trocadas entre duas ou mais entidades comunicantes, bem como as ações realizadas na transmissão e/ou no recebimento de uma mensagem ou outro evento. 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 28

29 Estrutura de um Pacote A estrutura de dados utilizada em redes para troca de informações são os chamados pacotes ou quadros (frames) de dados. O nome pacotes é mais usual em protocolos de roteamento, enquanto a palavra quadro, é mais usual em protocolos de enlace ponto-aponto entre dois nós. Os pacotes são formados por um conjunto de bits ou bytes e podem ser de tamanho fixo ou variável. A estrutura típica: um pacote ou quadro é formada por um cabeçalho que contém entre outras informações o endereço de origem e destino do pacote, seguido de um campo contendo a informação útil (ou pay-load) que este pacote está transportando. E finalmente um campo chamado de rabeira, que contém a informação para verificação da consistência dos dados do pacote. Cabeçalho Informação útil (pay load) Rabeira 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 29

30 Classificação das Redes de Computadores As redes de computadores podem ser classificadas de acordo com seu alcance geográfico: Redes são ditas confinadas quando as distâncias entre os módulos processadores são menores que alguns poucos metros. Redes Locais de Computadores são sistemas cujas distâncias entre os módulos processadores se enquadram na faixa de alguns poucos metros a alguns poucos quilômetros. Sistemas cuja dispersão é maior do que alguns quilômetros são chamadas Redes Geograficamente Distribuídas. 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 30

31 Redes Locais LANs: Local-Area Network Surgiram dos ambientes de institutos de pesquisa e universidades para viabilizar a troca e o compartilhamento de informações e dispositivos periféricos (recursos de hardware e software) preservando a independência das várias estações de processamento e permitindo a integração em ambientes de trabalho cooperativo. Cobre uma ou várias construções localizadas em um mesmo campus é possível utilizar apenas cabos e sistemas de transmissão privados Permite a interconexão de equipamentos de comunicação de dados numa pequena região. Outras características típicas alta taxas de transmissão (de 10Mbps a 1Gbps) baixas taxas de erro 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 31

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33 Redes Metropolitanas MAN: Metropolitan-Area Networks Redes metropolitanas cobrem distâncias abaixo de 200 Km necessita a intervenção de operadoras públicas 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 33

34 Redes de Longa Distância WANs: Wide-Area Networks Surgiram da necessidade de se compartilhar recursos especializados por uma maior comunidade de usuários geograficamente dispersos Necessita a intervenção de operadoras públicas Por terem um custo de comunicação bastante elevado (circuitos para satélites e enlaces de microondas) Caminhos alternativos devem ser oferecidos de forma a interligar os diversos módulos por questão de confiabilidade 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 34

35 Redes de Longa Distância WANs: Wide-Area Networks 29/10/2010 Colégio Politécnico da UFSM 35

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