BC-0506: Comunicação e Redes Aula 03: Princípios de Redes de Computadores

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1 BC-0506: Comunicação e Redes Aula 03: Princípios de Redes de Computadores Santo André, 2Q2011 1

2 Comutação Comutação (chaveamento): alocação dos recursos da rede para a transmissão pelos diversos dispositivos conectados Centrais telefônicas fazem comutação (Ex.: PABX de uma empresa) Tipos Comutação de circuitos Comutação de pacotes 2

3 Comutação de circuitos Existência de um caminho dedicado de comunicação entre dois equipamentos caminho físico: sucessão de enlaces físicos Fases estabelecimento do circuito transmissão da informação desconexão do circuito Utilizado no sistema telefônico 3

4 Comutação de pacotes Semelhante à comutação de mensagens Pacotes: unidades de dados de tamanho limitado roteados independentemente Pacotes de uma mesma mensagem podem estar em transmissão simultânea em vários enlaces Nós de comutação com menor capacidade Também é uma técnica store-and-forward Utilizado em redes públicas ( padrão X.25) e Internet (protocolo IP) 4

5 Comutação de circuitos X pacotes Comutação de circuitos melhor para tráfego contínuo e constante pode gerar desperdício da capacidade da rede taxa de transmissão garantida Comutação de pacotes melhor para tráfego em rajadas, com taxas variáveis (multimídia) capacidade dos meios de transmissão é alocada dinamicamente não dá garantia de taxa de transmissão pode implementar prioridade de pacotes 5

6 Redes de Computadores Forma mais simples de estabelecer comunicação entre 2 pontos Link de comunicação Cabo ou o ar A Link de transmissão B 6

7 Redes de Computadores Comunicação de 1 ponto a mais pontos 1 link com cada dispositivo B C D A E 7

8 Redes de Computadores Para que todos possam comunicar-se entre si B C A D E 8

9 Redes de Computadores Para evitar emaranhado de links Redes de comunicação D 2 F 1 3 C 5 A 4 6 B 7 E 9

10 Redes de Computadores Rede de comunicação é um sistema constituído de nós interconectados através de links de transmissão que fornecem um caminho entre dois pontos quaisquer da rede Rede de comunicação D 2 nós F 1 3 C 5 A 4 6 B link 7 E 10

11 Redes de Computadores Os nós da rede são dispositivos conhecidos como nós de comutação, comutadores, roteadores ou switches D Nó de Comutação 2 F 1 3 C 5 A 4 6 B 7 E 11

12 Redes de Computadores Se os dispositivos que utilizam a rede de comunicação forem computadores, teremos uma rede de computadores PC 2 Servidor PC Servidor PC PC 12

13 Redes de Computadores Internet é um exemplo de Rede de Computadores PC PC Servidor Internet PC Servidor PC 13

14 Redes de Computadores Internet é um exemplo de rede de computadores Interconecta milhões de dispositivos distribuídos pelo mundo Estes dispositivos são PCs, estações servidoras, que armazenam e transmitem informações como páginas www Novos dispositivos estão sendo conectados na Internet, como web TV, pagers, computadores móveis, aparelhos domésticos, etc 14

15 Internet Dispositivos Hosts ou sistemas finais (end-systems) Aplicações www, Programas de aplicação de rede Tendências implementação de aplicações baseadas em web 15

16 Internet roteador estação (PC) ISP local ISP regional servidor dispositivo móvel ISP: Internet Service Provider (provedor de serviços internet) Rede corporativa 16

17 Redes de Computadores LAN Local Area Network MAN Metropolitan Area Network WAN Wide Area Network BAN Broadband Area Network HAN Home Area Network PAN Personal Area Network 17

18 Local Area Network LANs são redes utilizadas na interconexão de equipamentos processadores com a finalidade de troca de dados. Tais redes são denominadas locais por cobrirem apenas uma área limitada (10 Km no máximo, quando passam a ser denominadas WANs ), visto que, fisicamente, quanto maior a distância de um nó da rede ao outro, maior a taxa de erros que ocorrerão devido à degradação do sinal. As LANs são utilizadas para conectar estações, servidores, periféricos e outros dispositivos que possuam capacidade de processamento em uma casa, escritório, escola e edifícios próximos. Tecnologias: Ethernet, FDDI, Token Ring 18

19 Local Area Network router base station mobile hosts 19

20 MAN - Metropolitan Area Network É uma rede de comunicação que abrange uma cidade. O exemplo mais conhecido de uma MAN é a rede de televisão a cabo disponível em muitas cidades. 20

21 Metropolitan Area Network cable headend cable distribution network (simplified) home 21

22 Cable Network Overview server(s) cable headend cable distribution network home 22

23 Metropolitan Area Network 23

24 Wide Area Network Rede de longa distância, também conhecida como Rede geograficamente distribuída, é uma rede de computadores que abrange uma grande área geográfica, com frequência um país ou continente A história da WAN começa em 1965 quando Lawrence Roberts e Thomas Merril ligaram dois computadores, um TX-2 em Massachussets a um Q-32 na Califórnia, através de uma linha telefônica de baixa velocidade, criando a primeira rede de área alargada (WAN). A maior WAN que existe é a Internet. Em geral, as redes geograficamente distribuídas contém conjuntos de servidores, que formam subredes. 24

25 Home Area Network to/from cable headend cable modem router/ firewall Ethernet (switched) wireless access point wireless laptops 25

26 Personal Area Network Rede de pequena distância, também conhecida como Redes Pessoais. É uma rede de computadores que abrange uma pequena área geográfica. Ex: redes Bluetooth PAN PAN 26

27 Modelos de Referência OSI Reference Model Open Systems Interconnection Day and Zimmermann, camadas TCP/IP Reference Model Transmission Control Protocol/Internet Protocol Cerf and Kahn, 1974; Leiner et al., camadas 27

28 Protocolos e camadas Um acordo que especifica o formato e o significado das mensagens a trocar numa rede é conhecido como um protocolo de comunicação. Em vez de definir um protocolo único que lide com todos os detalhes de todas as formas de comunicação possíveis, os problemas foram decompostos e organizados em módulos independentes. Em vez de desenvolver estes vários módulos (protocolos) isoladamente, o desenvolvimento é integrado originando famílias de protocolos. A estruturação em camadas é uma forma de dividir o problema em partes. Permite dominar a complexidade. 28

29 Analogia 29

30 Modelo de Referência OSI R1 Cliente A Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Rede Enlace Física R2 Protocolo de Aplicação Protocolo de Apresentação Protocolo de Sessão Protocolo de Transporte Sub-rede interna Rede Enlace Física Roteador 1 Roteador 1 Servidor B Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 30

31 Camada Física Este módulo diz respeito a transmissão de bits sobre o meio físico. É responsável pela transmissão física de cada bit de um lado para outro de um link. Cada tecnologia de rede possui a sua própria camada física, isto é, tem uma forma de transmitir os bits fisicamente para outro lado Os sinais físicos podem ser elétricos, eletromagnéticos, óticos, sonoros, etc. Na transmissão, a camada física transforma os bits recebidos da camada de enlace e converte em sinais físicos para serem enviados ao receptor. Na recepção, a camada física transforma os sinais físicos recebidos pelo link em bits e passa para a camada de enlace. 31

32 Camada Física 32

33 Camada Física É responsável pela temporização de cada bit. Informa a camada de enlace quando o bit deve ser transferido para a camada física ou quando um bit está disponível para a camada de enlace. Lida com aspectos elétricos e mecânicos de um link físico. Exemplo : nível de tensão do sinal, duração de bit, tipo de conector, técnica de transmissão, etc. 33

34 Camada de Enlace de Dados Este módulo transforma os bits individuais recebidos da camada física em pacotes, conhecidos como quadros ( frames ). É responsável pelo delineamento dos quadros, isto é, pela identificação do primeiro e do último bit de um quadro. É responsável pela transferência livre de erros de frames, entre dois dispositivos conectados diretamente. A função da camada de enlace fica na placa de rede 34

35 Camada de Enlace de Dados Todos os protocolos da camada de enlace usam algum esquema de delineamento. Os protocolos mais comum da camada de enlace são o HDLC (high-level data link control), SDLC (synchronous data link control), Ethernet, ATM. 35

36 Camada de Rede Este módulo é responsável pelo encaminhamento dos pacotes desde a origem até o destino através da rede, isto é, É responsável pelo roteamento dos pacotes pela rede Na prática, este módulo é um software que é instalado nos dispositivos O software do protocolo IP, atualmente já incorporado dentro dos sistemas operacionais, é uma implementação da camada de rede. Roteadores São dispositivos que fazem o roteamento dos pacotes numa rede de comunicação O roteamento é feito utilizando uma tabela Possuem uma camada de rede e várias camadas de enlace física 36

37 Camada de Rede Camada de rede é responsável pelo roteamento de pacotes 37

38 Camada de Transporte Fornece uma comunicação confiável e transparente entre dois pontos finais. Dependendo do protocolo, assegura que todos os pacotes chegam corretamente ao destino e na ordem correta. Aceita os dados da camada de sessão, divide em unidades menores se necessário e passa para a camada de rede. É a verdadeira camada de serviço fim-a-fim. 38

39 Camada de Transporte Fornece uma comunicação confiável entre dois dispositivos fim-a-fim 39

40 Camada de Sessão OSI sugere que esta camada forneça serviços para aplicações estabelecerem sessões. Nem sempre existe esta camada 40

41 Camada de Apresentação OSI sugere que nesta camada fique as funções de transformação de dados, como criptografia, compressão de arquivos, etc. Nem sempre existe esta camada 41

42 Camada de Aplicação Fornece serviços de acesso à rede para as aplicações dos usuários. São serviços que dão suporte às aplicações dos usuários, como transferência de arquivos (FTP), correio eletrônico (SMTP), acesso a páginas Web (HTTP), etc. 42

43 OSI x TCP/IP (Internet) 43

44 Internet A internet tem na camada de rede o protocolo IP: Ex: endereço ip Pacotes podem seguir caminhos distintos para o destino Os protocolos da camada de transporte tem funções de entrega fim a fim. TCP é o principal protocolo Fornece um meio confiável de transmissão UDP é o protocolo alternativo para uso da função do IP Protocolo simples sem garantias de confiabilidade 44

45 Portas usadas por TCP/UDP Padronizadas Reservados para serviços padronizados usados por servidores Maior que 1023 FTP Porta 21 Portas reservadas em geral dinamicamente pelos clientes HTTP Porta 80 (web) SMTP Porta 25 ( ) Programas peer-to-peer (emule, torrent): porta maior que 1023 Entre outros 45

46 Referências bibliográficas 1. Kurose, Jame F. e Ross, Keith W. Redes de Computadores e a Internet Uma Abordagem Top Down. 4a. Edição, Addison- Wesley Ed., Tanenbaum, A. S., Redes de Computadores, 4a edição, Prentice- Hall, Seifert, Rich. The Switch Book The Complete Guide to LAN Switching Technology. Willey Ed., Sportack, Mark A. IP Routing Fundamentals, Cisco Press, Pióro, Michal e Medhi, Deepankar. Routing, Flow, and Capacity Design in Communication and Computer Networks, Morgan Kaufmann Ed.,

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