REDES DE COMPUTADORES

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1 REDES DE COMPUTADORES Redes de Computadores 3º Ano / 1º Semestre Eng. Electrotécnica Ano lectivo 2005/2006 Sumário Sumário Perspectiva evolutiva das redes telemáticas Tipos de redes Internet, Intranet e Extranet Aplicações telemáticas Arquitecturas de comunicação Sistemas de Cablagem Tecnologias de Comunicação Equipamentos Planeamento e Projecto Exemplos práticos de aplicação 2

2 Perspectiva histórica Inicio 60 RS232 1 kbps/10 kbps Meados 70 RS kbps/ >1 Mbps Inicio 80 Ethernet 10 Mbps Ethernet Meados 80 Token Ring 4 Mbps/16 Mbps Finais 80 FDDI 100 Mbps Inicio 90 Fast Ethernet 100 Mbps Meados 90 ATM 155 Mbps/622 Mbps ATM Finais 90 Gigabit Ethernet 1 Gbps 3 Perspectiva futura ATM 2,4 Gbps Ethernet 10 Gbps Tbps 1 Tbps 4

3 Outras evoluções Protocolos mais robustos leves adaptativos Qualidade de serviço (QoS) Diversos media Médio prazo: redes inteiramente ópticas (comutação óptica) 5 Redes de computadores Objectivos Partilha de recursos disponibilizar todos os programas, dados e equipamentos a toda a gente na rede sem ligar à localização física do recurso e do utilizador. Fiabilidade elevada os recursos podem estar replicados em várias máquinas para que, no caso de uma delas falhar, o recurso continue disponível. Diminuir os custos os computadores pequenos têm uma razão preço/eficiência melhor que os grandes. Os mainframe são dez vezes mais rápidos que os micro-computadores mas custam mil vezes mais. A partilha de recursos, evita a sua duplicação. Comunicação entre utilizadores os utilizadores da rede podem trocar informação sem ser necessário utilizar outros meios de comunicação tais como as telecomunicações ou os correios. 6

4 Redes de computadores Aplicações Acesso remoto a programas os utilizadores podem utilizar os programas sem ser necessário a sua duplicação e a sua instalação na máquina local. Isto é bastante importante para programas que estão a ser constantemente modificados e programas que só são executados em máquinas com grande necessidade de processamento. Acesso remoto a base de dados aceder à base de dados sem haver a necessidade da sua duplicação (difícil se for enorme e difícil de propagar as alterações) e sem haver a necessidade do utilizador se deslocar. Redes informáticas como meio de comunicação troca de correio electrónico entre pessoas bem como a possível troca de voz e de vídeo. A distinção entre redes informáticas e redes de telecomunicações é cada vez mais ténue. Os operadores de telecomunicações já oferecem serviços que antes só eram fornecidos por redes informáticas. 7 Componentes da rede Sistemas computacionais computadores pessoais, estações de trabalho, impressoras de rede, aparelhos de interligação, etc. Os periféricos simples tais como discos e impressoras normais podem ser partilhados pelos computadores mas não são sistemas computacionais. Adaptadores de rede efectuam as funções de hardware que permitem dotar os sistemas computacionais com capacidade de comunicação física. Os sistemas computacionais podem conter o adaptador de rede ou virem preparados para o poderem incluir. Sistema de cablagem canal de comunicação entre os sistemas que pode ser implementado por cabos físicos, cabos eléctricos ou ópticos, mas também por sistemas sem fio, microondas, infravermelhos, etc. Incluí também as ligações aos adaptadores de rede. Software de rede efectua as funções de alto nível necessárias para haver comunicação entre os sistemas computacionais. Software adicionado ao sistema operativo para acrescentar ao sistema computacional a capacidade de comunicação em rede. 8

5 Evolução das redes Na era Mainframe: No inicio o ambiente de empresa era constituído por um ou mais computadores de grande porte - Mainframe. No Mainframe o administrador tinha o controlo total de tudo o que se passava ao nível informático dentro da empresa. Num único sistema ou computador o administrador tinha formas de monitorar de perto: o espaço em disco, o CPU disponível, o número de utilizadores presentes, o tempo de resposta das transacções, etc. 9 Evolução das redes (cont.) Cada PC continha tudo o que era necessário para um utilizador trabalhar. O ambiente de empresa tornou-se num conjunto de ilhas computacionais. A anarquia proliferou, com imensos pontos fracos: Muita administração de sistemas repetitiva, efectuada pelos próprios utilizadores finais, Backups eram feitos pelos utilizadores quando estes se lembravam! A segurança da informação na empresa desceu para o nível mais baixo. Muito complicado monitorar a disponibilidade e o comportamento dos serviços oferecidos, por isso a maioria das vezes não se efectua. Seguiu-se a era PC: 10

6 Evolução das redes (cont.) 11 Evolução das redes (cont.) em vários PCs autónomos cedo se aperceberam da necessidade de os interligar. Com o aparecimento das redes consegui-se: Redução de custos com a partilha de recursos; Distribuição mais rápida e eficiente da informação; Melhoria da capacidade de resposta da organização; Melhoria da fiabilidade do sistema informático. As organizações com um modelo computacional assente 12

7 Redes locais de computadores 13 Evolução dos Sistemas Distribuídos Na era Servidor: Assistiu-se a uma migração dos sistemas distribuídos anárquicos em direcção aos sistema baseados em arquitecturas cliente - servidor. O servidor como HUB de informação. 14

8 O modelo cliente servidor Aplicações Cliente-servidor - Funcionam em ambiente de rede local, onde existem dois tipos de computadores: Os computadores clientes O(s) computador(es) servidor(es) Os servidores são computadores mais potentes, normalmente com sistema operativo que suporte processamento paralelo (UNIX, NT). 15 Redes: Classificação As redes de comunicação podem ser classificadas segundo um ou mais critérios por exemplo, o débito, a topologia, os meios físicos, a tecnologia de suporte e/ou o ambiente a que se destinam. Uma das classificações mais frequentes baseiase na área abrangida pela rede. 16

9 Redes de área Local (LAN s) Redes locais (Local Area Network, LAN) a área abrangente pode ser uma sala, um piso, um edifício ou um conjunto de edifícios próximos (campus). Utiliza um sistema de cablagem próprio e como tal são caracterizadas por débitos elevados e taxas de erro desprezáveis. 17 Redes Locais - LANs Redes LAN: Operam numa área limitada Permitem acessos múltiplos e larguras de banda elevadas Redes privadas Permitem ligação permanente aos serviços locais Interligam dispositivos na mesma área local Usam: 18

10 Redes MAN Redes MAN (Metropolitan Area Network, MAN) neste caso a área abrangente é uma área metropolitana. Normalmente a implementação destas redes é feita recorrendo a meios físicos externos à organização. Existem duas situações em que tal pode não acontecer: se a organização utilizar tecnologias sem fio ou se a organização for uma operadora de telecomunicações. 19 Redes de àrea alargada (WAN) Redes alargadas (Wide Area Network, WAN) a área abrangente pode ser um conjunto de cidades, um país, um continente ou mesmo todo o planeta. Normalmente só é implementada por operadores de telecomunicações. O atraso de propagação pode ser crítico e a débitos elevados as taxas de erro pode ser consideráveis. 20

11 Redes Alargadas - WANs Redes WAN: Operam numa área alargada Permitem acesso sobre interfaces série que operam geralmente a baixas velocidades Fornecem ligação permanente ou por períodos limitados Interligam dispositivos separados por longas distâncias Usam: 21 Redes de Área Alargada Algumas tecnologias comuns à WAN são: modems ISDN (Integrated Services Digital Network) xdsl (Digital Subscriber Line) Frame relay ATM (Asynchronous Transfer Mode) SDH (Synchronous Digital Hierarchy) SONET (Synchronous Optical Network) 22

12 Classificação: áreas restritas Para áreas restritas também existem estas duas classificações: Redes de área pessoal Personal Area Networks, PAN utilizam tecnologias de comunicação sem fios para interligar computadores, periféricos e equipamentos de voz numa área restrita. Redes de armazenamento (Storage Area Networks, SAN) destinam-se à interligação de grandes computadores e dispositivos de armazenamento de massa. Utilizam normalmente tecnologias de comunicação a muito alto débito. 23 Novos conceitos A criação de redes distintas utilizando o mesmo suporte físico conduziu a dois novos conceitos: Redes privadas virtuais (Virtual Private Network, VPN) sobre uma mesma WAN ou MAN podem existir várias VPNs independentes. Redes locais virtuais (Virtual Local Area Network, VLAN) sobre a mesma LAN podem existir várias VLANs independentes. A constituição de VLANs pode justificar-se por questões organizacionais, questões de segurança ou questões de compartimentação de tráfego. 24

13 Largura de banda digital 25 Largura de banda digital - Throughput Throughput <= Largura de banda digital do meio Factores que afectam o Throughput: A máquina onde trabalha O servidor onde vai buscar informação Os utilizadores da sua rede O encaminhamento entre redes Todas as redes por onde a seus dados passam O tipo de dados a transferir A hora do dia 26

14 Largura de banda digital - Tempos de transferência O melhor download: S= Tamanho do ficheiro a transmitir LB = Largura de banda Máxima T = Tempo de transferência 27 Largura de banda digital -Tempos de transferência O download típico: S= Tamanho do ficheiro a transmitir P = Throughput real T = Tempo de transferência 28

15 Largura de banda digital -Tempos de transferência Qual é a transferência mais rápida? 1 Enviar o conteúdo de uma disquete (1.44MB) por ISDN (128kbps) 2 Enviar o conteúdo de um disco de 10 GB por uma linha OC 48 (2.488 Gbps) 1 ou 2? 29 Largura de banda digital Importância da largura de banda É finita Pode poupar dinheiro É a medida chave no projecto e na performance de uma rede É a chave para compreender a Internet A procura por maiores de larguras de banda cresce constantemente 30

16 Internet Rede de interligação de redes Maior rede informática existente actualmente Escala planetária Acesso a variado leque de serviços: Repositórios de informação W W W Correio electrónico News 31 Intranet Internet privada Rede privada que utiliza tecnologias da Internet Ligada ou não à Internet Firewall mecanismo de protecção, impede acesso externo 32

17 Intranet (Cont.) 33 Extranet Ligação de Intranets cooperantes Interligação recorrendo a: Redes privadas Internet necessidade de garantir segurança e confidencialidade Zonas privadas a cada uma das Intranets Zonas públicas acessíveis em todas as Intranets que fazem parte da Extranet 34

18 Aspectos importantes para o projecto de redes Aplicações telemáticas Arquitecturas de comunicação Sistemas de cablagem Tecnologias de redes Equipamentos Gestão Segurança 35

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