No entanto, os utilizadores queriam comunicar uns com os outros, mesmo que não tivessem máquinas do mesmo fabricante

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1 No início das redes de computadores, tudo era um caos Cada fabricante tinha as suas tecnologias, topologias, protocolos, No entanto, os utilizadores queriam comunicar uns com os outros, mesmo que não tivessem máquinas do mesmo fabricante Modelo OSI 39 No final da década de 70, por iniciativa da ISO (International Standards Organization), optou-se por criar modelos baseados em camadas. Através de um conjunto de normas, criou-se um modelo da comunicação entre sistemas chamado Modelo OSI (Open Systems Interconnection) que se pode traduzir por Interligação de Sistemas Abertos. Este modelo foi definido como padrão. 1

2 Modelo OSI 40 Em que consiste? Conjunto de protocolos abertos (normas que podem ser adotadas livremente) para o fabrico de equipamentos e desenvolvimento de software, destinados a funcionar em redes de computadores. Está dividido em 7 camadas 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física TRANSMISSÃO RECEPÇÃO E n c a p s u l a m e n t o 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física D e s e n c a p s u l a m e n t o 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física As camadas têm funções independentes mas garantem a entrega da informação à camada seguinte num formato que esta seja capaz de interpretar. 2

3 Modelo OSI camada 1 Física 42 Converte os bits provenientes da camada 2 em sinais de tensão, corrente, ondas electromagnéticas ou óticos. Responsável pela alteração dos sinais com a finalidade de serem transportados pelo meio físico (entre emissor e recetor). Os componentes que fazem parte desta camada são os cabos, fichas, repetidores e hubs. 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física Modelo OSI camada 2 Ligação de dados 43 Responsável pela activação, desactivação e manutenção de uma ligação de dados. Exerce controlo de fluxo e de erros e ainda o encapsulamento de dados em tramas de transmissão. Dividida em 2 sub-camadas: LLC: que realiza o controlo lógica da ligação como controlo de erros e fluxo MAC: que realiza o controlo de acesso ao meio. 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física 3

4 Modelo OSI camada 3 - Rede 44 Responsável pela transferência de informação. Opera basicamente com endereços de rede IP. Estabelece, com base nos endereços de rede IP dos pacotes das mensagens, um caminho, através dos nós da rede ou da interligação de redes, para o percurso das mensagens até ao seu destino. 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física Modelo OSI camada 4 - Transporte 45 Responsável pela transferência de informação. Separa as camadas responsáveis pelo meio físico (camada 1, 2 e 3) das que tratam da aplicação (camada 5, 6, e 7). Poderá realizar controlo de erros e controlo de fluxo de informação transmitida e recebida, por forma a que os pacotes das mensagens sejam entregues corretamente. 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física 4

5 Modelo OSI camada 5 - Sessão 46 Estabelece, mantém e coordena o intercâmbio de dados entre o emissor e o recetor (modo simplex, half-duplex ou full-duplex) durante uma sessão de comunicação e pelo restabelecimento automático de ligações. 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física Modelo OSI camada 6 - Apresentação 47 Camada responsável pela interacção entre as camadas 5 e 7. Contribui para a codificação e descodificação dos dados ao nível do seu formato visual. Procede à conversão de formatos entre sistemas diferentes. 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física 5

6 Modelo OSI camada 7 - Aplicação 48 Responsável pela interface entre o protocolo de comunicação e a aplicação utilizada pela rede. Estabelece um interface entre o software de aplicação do utilizador e as camadas inferiores. São exemplos dessas aplicações o correio electrónico e a transferência de ficheiros. 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Ligação de Dados 1. Física OSI e comunicação por carta 6

7 Acesso a uma página web 1. Camada de aplicação: o browser (aplicação) serve de interface para apresentação da informação ao utilizador. Para este pedido (cliente servidor), foi usado o protocolo HTTP. 2. O formato dos dados é tratado na camada de apresentação. Os formatos tradicionais da Web incluem HTML, XML, PHP, GIF, JPG, etc. Adicionalmente são usados mecanismos de encriptação e compressão para a apresentação da informação. 3. Na camada de sessão é estabelecida a sessão entre o computador cliente (onde estamos a fazer pedido via browser) e o servidor web (que aloja a página requisitada). 4. O protocolo TCP fornece garantia na entrega de todos os pacotes entre um PC emissor e um PC recetor (neste caso, a entrega de toda a informação da página web do servidor para o cliente). Isso é uma funcionalidade da camada de transporte. 5. Tanto o PC cliente como servidor possuem um endereço lógico (endereço IP neste caso). Isso é uma funcionalidade da camada de rede. Adicionalmente os routers determinam qual o melhor caminho para que os pacotes possam fluir (encaminhamento) entre cliente e servidor web. 6. O endereço IP (endereço lógico) é então traduzido para o endereço físico (endereço MAC da placa de rede). Isto é funcionalidade da camada da dados. 7. Cabos de cobre, fibra óptica, placas de rede, hubs e outros dispositivos, ajudam na ligação física entre o cliente e o servidor que acontece na camada física. Modelo TCP/IP 51 Mais usado nas redes locais. Devido à utilização deste protocolo na Internet todos os fabricantes de SO o suportam. Vantagem: possibilidade de os dados poderem seguir vários caminhos distintos até ao seu destinatário, independentemente do tamanho da rede. TCP/IP é um conjunto de protocolos no qual os mais conhecidos são o: TCP (Transmission Control Protocol). IP (Internet Protocol). 7

8 Modelo TCP/IP 52 Conjunto de protocolos de comunicação que permite que os pacotes das mensagens sejam transmitidos corretamente de um computador para outro através da Internet. Subdivide o processo global da comunicação em 4 camadas, cada uma com determinadas funções específicas. 4. Aplicação 3. Transporte 2. Internet 1. Rede Modelo TCP/IP Rede 53 Camada que corresponde às camadas 1 e 2 do modelo OSI. Recebe os datagramas vindos da camada 2 e envia-os em forma de quadros através da rede. 4. Aplicação 3. Transporte 2. Internet 1. Rede 8

9 Modelo TCP/IP Internet 54 Corresponde à camada de rede do modelo OSI. Onde se situa o protocolo IP, ICMP, ARP e RARP. Na transmissão de dados, os pacotes recebidos pela camada TCP são divididos em datagramas e enviados para a camada 1. Responsável pelo routing de pacotes, isto é, adiciona aos datagramas informações referentes ao caminho a percorrer na rede. 4. Aplicação 3. Transporte 2. Internet 1. Rede Modelo TCP/IP Internet 55 Endereço do computador emissor + Endereço do computador receptor 9

10 Modelo TCP/IP Transporte 56 Equivale à camada de transporte do modelo OSI. Responsável pela transformação da mensagem proveniente da camada de aplicação em segmentos e por enviá-los para a camada de Internet. Opera o protocolo TCP e UDP. No TCP existe sempre confirmação da chegada ao destino de todos os segmentos enviados. 4. Aplicação 3. Transporte 2. Internet 1. Rede Modelo TCP/IP Transporte - TCP 57 OK Sucesso! Internet 10

11 Modelo TCP/IP Transporte - TCP 58 Retransmite a mensagem Detectou erros! Internet Modelo TCP/IP Aplicação 59 Corresponde às camadas 5, 6 e 7 do modelo OSI. Faz comunicação entre as aplicações e o protocolo de transporte. Permite que os programas comuniquem através da rede Internet com outros programas. 4. Aplicação 3. Transporte 2. Internet 1. Rede 11

12 Modelo TCP/IP Aplicação 60 Protocolos que operam nesta camada: SMTP (Simple Mail transfer Protocol), protocolo para enviar mensagens de entre utilizadores da Internet. DNS (Domain Name System), consiste num serviço onde são armazenadas ligações entre endereço IP e domínios. Permite identificar máquinas através nomes em vez de IP. HTTP (Hypertext Transfer Protocol), protocolo da camada de aplicação do modelo OSI utilizado para transferência da dados na WWW. FTP (File Transfer Protocol), protocolo de transferência de ficheiros na Internet. Modelo TCP/IP Aplicação 61 A camada de aplicação comunica com a camada de transporte através de uma porta. As portas são numeradas e as aplicaçõespadrão usam sempre a mesma porta. Exemplo: o protocolo SMTP utiliza sempre a porta 25, o HTTP a porta 80 e o FTP as portas 20 (para transmissão de dados) e 21 (para transmissão de informação de controlo). Programa de Browser WWW Programa de FTP SMTP HTTP FTP Camada de aplicação Porta 25 Porta 80 Porta 20 Porta 21 TCP Camada de transporte 12

13 62 Componentes da camada 1 - modelo OSI A camada do modelo OSI é a camada física. Neste ponto são analisados os componentes designados os meios de transmissão (cabos e ar), as fichas, transceivers e os repetidores. Cablagem 63 Numa rede informática há a necessidade de se transmitir e receber dados entre computadores ou outro tipo de equipamento informático e, para que isto seja possível, tem de existir algo onde circulem esses sinais, ou seja, tem de haver algum meio físico de transmissão de sinal. O meio físico de transmissão, numa rede de computadores, é o canal de comunicação pelo qual os computadores enviam e recebem informação. 13

14 Cablagem 64 Cabos Elétricos Óticos Pares entrelaçados Coaxiais Fibras óticas UTP STP Coaxial fino Coaxial grosso Meios físicos de transmissão Infravermelhos Ondas rádio Ondas Laser UMTS Satélite Cablagem 65 Podemos subdividir os cabos utilizados em redes em dois grupos principais: Cabos elétricos - normalmente cabos de cobre (ou de um outro material condutor), que transmitem os dados através de sinais elétricos. Cabos óticos - cabos de fibra ótica, que transmitem a informação através de sinais ópticos ou luminosos. Os cabos elétricos mais utilizados em redes podem ser de dois tipos: Cabo de pares entrelaçados (twisted-pair cable). Cabo coaxial (coaxial cable). 14

15 Cablagem cabos de par entrelaçado 66 Os cabos de pares entrelaçados (Twisted-Pair) consistem em um ou vários pares de fios de cobre protegidos por uma camada isolante. Os dois fios de cada par são enrolados em torno umdo outro, com o objetivo de criar à sua volta um campo eletromagnético que reduz a possibilidade de interferências de sinais externos. Cablagem cabos de par entrelaçado 67 UTP (Unshielded Twisted-pair) - Cabo de pares entrelaçados sem blindagem Constituído por pares de condutores de cobre entrelaçados dois a dois revestidos por um invólucro plástico. Devido às grandes velocidades das redes, os cabos de categoria inferior a 5 já não são utilizados em redes de computadores. STP (Shielded Twisted-pair) - Cabo de pares entrelaçados blindado Constituição idêntica à do cabo UTP, excetuando-se a inclusão de uma bainha metálica circular a envolver todos os condutores. Tem duas proteções contra interferências eletromagnéticas. Uma delas deve-se ao facto de os condutores virem torcidos 2 a 2; a outra pela existência da protecção dada pela bainha metálica. 15

16 Cablagem cabo UTP e categorias 68 Categoria e 6 Aplicações Utilizado em linhas telefónicas; dois pares de condutores de cobre entrançados; largura de bandaaté 1 MHz. Velocidade de transmissão até 4 Mbps; quatro pares de condutores entrelaçados; largura de bandaacima dos 4 MHz. Velocidade de transmissão até 10 Mbps; quatro pares de condutores de cobre entrelaçados; largura de bandaacima dos 16 MHz. Velocidade de transmissão até 16 Mbps; quatro pares de condutores de cobre entrelaçados; largura de bandaacima dos 20 MHz. Velocidade de transmissão até 100 Mbps; quatro pares de condutores de cobre entrelaçados; largura de bandaacima dos 100 MHz. Velocidade de transmissão até 1 Gbps; quatro pares de condutores de cobre entrelaçados; largura de bandaacima dos 100 MHz. Velocidade de transmissão até 1 Gbps; quatro pares de condutores de cobre entrelaçados; largura de bandaacima dos 200 MHz. Cablagem cabo UTP 69 UTP categoria 5 UTP categoria 6 UTP categoria 5e UTP, categoria 5, com conector RJ-45 16

17 Cablagem cabo de par entrelaçado 70 Devido à sua: relativa simplicidade baixo custo boas características de transmissão Estes cabos têm sido largamente utilizados quer em redes locais quer em redes alargadas. Cablagem cabo coaxial 71 Constituído por camadas concêntricas de condutores e isolantes: um núcleo de cobre relativamente espesso, envolto por um isolador, o qual por sua vez, é rodeado por uma rede metálica, e, por fim, tudo isso dentro de um invólucro externo de plástico ou PVC. Caiu em desuso devido à baixa velocidade e ao seu custo. São utilizados em aparelhos de televisão (para ligação à antena) ou em aparelhos de vídeo. As camadas típicas de um cabo coaxial e um conector BNC na extremidade do cabo. 17

18 Cablagem cabo coaxial 72 Thin Ethernet (thinnet ou 10base2) - Cabo coaxial fino Velocidades de 10 Mbps. Extensão máxima de segmento de rede de cerca de 185 metros. Com este tipo de cabo as ligações às placas de rede são feitas através de conectores BNC. Thick Ethernet (thicknet ou 10base5) - Cabo coaxial grosso Velocidades de 10 Mbps. Extensão máxima de segmento de rede de cerca de 500 metros. Com este tipo de cabo as ligações às placas de rede não são feitas directamente, mas através de dispositivos próprios - transceivers. Cablagem cabo coaxial 73 Os cabos coaxiais tem boas caraterísticas de transmissão: grande resistência a interferências taxas de transmissão razoáveis alguma flexibilidade em termos de conexões Foram durante algum tempo, bastante utilizados em LANs. No entanto, recentemente as preferências têm-se deslocado para os cabos UTP, uma vez que estes proporcionam melhores taxas de transferência e (conjugados com hubs) maior flexibilidade de instalação e melhores condições de manutenção. 18

19 Cablagem fibra ótica 74 Constituído por um condutor de feixes luminosos, à base de sílica. O cadding é um revestimento que possui um grau de refracção diferente do condutor da fibra de vidro, provocando reflexão do feixe de luz, para que o sinal circule sempre dentro do núcleo do condutor óptico. O conjunto é envolto por um revestimento externo. Cablagem fibra ótica 75 Dois tipos de FO: Multimodo vários comprimentos de onda a percorrer a mesma fibra, tecnologia mais barata (que a monomodo), maior diâmetro e percorre distâncias mais curtas que as FO monomodo. Monomodo apenas um comprimento de onda a percorrer a fibra, tecnologia mais dispendiosa e mais difícil de instalar devido ao seu menor diâmetro. Percorre distâncias mais longas que as FO multimodo. 19

20 Cablagem fibra ótica 76 Neste tipo de meio as velocidades de transmissão são elevadas, devido os seguintes factores: As perdas de sinal ao longo de um condutor ótico são muito inferiores às de um cabo elétrico. A quantidade de sinais transmitidos é muito superior à dos cabos UTP. As transmissões estão na ordem dos Tbps. Os cabos são de uma espessura mais fina e são mais leves que os de cobre. Completa imunidade a interferências eletromagnéticas. As características das FO fazem com que estas sejam consideradas como o meio de transmissão mais adequado para os sistemas de comunicação mais exigentes, uma vez que permitem efectuar um elevado número de transmissões em simultâneo, com elevadas taxas e grande fiabilidade. Cablagem fibra ótica 77 Apesar das vantagens, a sua aplicação em redes locais não tem tido a evolução prevista devido aos seguintes pontos: O custo dos cabos óticos. O custo dos acessórios de ligação. O custo da mão de obra na instalação. A evolução dos cabos UTP, que cada vez mais suportam velocidades de transmissão mais elevadas, satisfazendo ainda a maioria das aplicações neste tipo de rede. 20

21 Transmissão sem fios 78 Cada vez mais utilizada. Devido à facilidade com que se instala e se pode mudar de local, confere-lhe uma caraterística única: flexibilidade. É de realçar a maior imunidade ao ruído, a maior segurança, bem como os custos de manutenção mais baixos relativamente ao uso de cabos. Existem diversos tipos de rede sem fios: Infravermelho. Ondas rádio. Laser. UMTS. Satélite. Transmissão sem fios - Infravermelhos 79 O comprimento de onda da radiação infravermelho não lhe permite atravessar a maior parte dos objetos (paredes, metal, ), ao contrário, por exemplo, das ondas rádio. Desta forma, não é possível ter objetos a obstruir a linha de visão entre o emissor e o recetor que no máximo podem estar distanciados de 30 m. Esta tecnologia é bastante utilizada em comandos de TV e em ratos e teclados sem fios. As LAN baseadas em infravermelhos podem atingir velocidade da ordem dos 10 Mbps, contudo, são mais dispendiosas e mais suscetíveis a erros do que as baseadas em cabos. 21

22 Transmissão sem fios Ondas rádio 80 As tecnologias de comunicação que utilizam a frequência rádio são o Bluetooth (802.15) e o Wi-Fi (802.11). Estas trabalham na gama de frequências dos 900 MHz 2,4 GHz - 5 GHz (espectro não licenciado). A tecnologia Bluetooth tem um alcance significativamente que o Wi-Fi, dependendo da classe a que pertence: Classe 1 tem 100 m. Classe 2 tem 10 m. Classe 3 tem 1 m. As velocidades de transmissão do Bluetooth também são mais baixas que os do Wi-Fi. Transmissão sem fios Ondas rádio 81 O Wi-Fi só pode ser usado como rede local enquanto o Bluetooth serve para interligar equipamentos como PDA s, impressoras, telemóveis, A constituição de redes baseadas em ondas de rádio implica a instalação de antenas ou dispositivos de emissão e recepção (transceivers: transmiters + receivers). A partir de certas distâncias, torna-se mesmo necessária a instalação de retransmissores. 22

23 Transmissão sem fios Laser 82 Usa-se para comunicações ponto a ponto onde o emissor e o receptor têm de apresentar uma linha de visão entre si. O laser funciona como uma linha imaginária entre o emissor e o receptor constituída por luz. São muito suscetíveis a qualquer obstáculo ou a condições climatéricas adversas. Tem uma boa largura de banda (até 2,5 Gbps) e um alcance médio de 10 km. Esta tecnologia é muito utilizada, como alternativa às ondas eletromagnéticas. Vantagem: não está sujeito a interferências electromagnéticas ( ruídos) e a segurança é elevada. Transmissão sem fios UMTS 83 Tecnologia de terceira geração (3G) dos telemóveis. Da mesma forma foi criada a ISO nos anos 80 para uniformizar as comunicações através das redes, as grandes organizações mundiais standards procuram uniformizar as redes móveis, com o protocolo denominado de HSDPA (High-Speed Downlink Packect Access), também chamado de 3,5 G onde é possível obter altas velocidades de transmissão de dados (3,6 Mbps e 7 Mbps). Prevê-se num futuro próximo chegarem a atingir os 14 Mbps. 23

24 Transmissão sem fios Satélite 84 Utilizam-se em redes WAN e a comunicação é feita entre antenas parabólicas, dispositivos de transmissão e recepção capazes de efectuar: os uplinks: as emissões da Terra para o satélite; os downlinks: as recepções do satélite para a Terra Os satélites de comunicações são geralmente geostacionários e encontram-se sobre o equador terrestre a uma altura de km. São utilizadas em comunicações intercontinentais ou abrangendo grandes distâncias geográficas e, normalmente, suportam uma largura de banda elevada (na ordem dos 500 MHz), embora estejam sujeitas a atrasos devido às grandes distâncias percorridas. Transmissão sem fios - Antenas 85 As antenas são dos componentes mais importantes de uma rede sem fios. São responsáveis por irradiar o sinal dentro de certos limites, a chamada de zona de cobertura ou alcance. Existem dois tipos de antenas: Direcionais irradiam o sinal numa direcção (antena de TV). Omnidirecionais irradiam igualmente em todas as direcções (antena Wi-Fi). 24

25 Fichas 86 As fichas utilizadas dependem do tipo de cabo instalado. Cabos coaxiais utilizam-se fichas BNC. Cabos de par entrançados utilizam-se fichas RJ-45 para Ethernet e RJ-11 para cabo de telefone. Em redes locais, as fichas mais utilizadas são as RJ-45, tanto em cabos UTP como STP. A diferença das fichas nos dois casos reside apenas no facto dos cabos STP necessitarem de uma ficha metálica (para ligar a malha que envolve os pares) em vez de plástica. 25