PROFESSOR PAULO KIYOSHI NISHITANI HISTÓRIA DE REDES DE COMPUTADORES REDES DE COMPUTADORES

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1 PROFESSOR PAULO KIYOSHI NISHITANI Especialista em Metodologia do Ensino Superior, Especialista em Redes de Computadores e Mestre em Gestão da Informação REDES Aula 1 Redes de Computadores HISTÓRIA DE REDES Período de 1961 a 1972: Este período se caracterizou pelo desenvolvimento e demonstração do princípio da comutação de pacotes. O primeiro trabalho publicado sobre a tecnologia de comutação de pacotes foi o de Leonard Kleinrock, que naquela época era um doutorando do MIT. Baseado na Teoria de Filas, Kleinrock demonstrou a eficiência da abordagem da comutação de pacotes para fontes de tráfego em rajada. HISTÓRIA DE REDES Período de 1972 a 1980: O número de redes começava a crescer. Em 1973, em sua tese de doutorado, Robert Metcalfe, funcionário da Xerox, apresentou os princípios do padrão Ethernet, a sua placa de rede até hoje a mais utilizada mundialmente. HISTÓRIA DE REDES Período de 1980 a 1990: Foi a década da proliferação das redes de computadores. Grande parte do crescimento do início da década de 80 resultou de vários esforços distintos para criar redes de computadores para interligar universidades. Na comunidade da ARPAnet, muitos componentes finais do que éa arquitetura da Internet estavam sendo instalados.

2 HISTÓRIA DE REDES Período de 1980 a 1990: No dia 01/01/1983, adotou se oficialmente o TCP/IP como o novo padrão de protocolo de máquinas para a ARPAnet, todas as máquinas tiveram que migrar do protocolo anterior NCP para o TCP/IP neste dia. DEFINIÇÃO DE REDE Sistema computadorizado que usa equipamentos de comunicação para conectar dois ou mais computadores e seus recursos. Os sistemas de processamento distribuído de dados são redes. (CAPRON E JOHNSON, 2004, p.194). Conjunto de equipamentos interligados de maneira a trocarem informações e compartilharem recursos como arquivos de dados gravados, impressoras, modems, softwares e outros equipamentos. (SOUSA, 1999, p.21). REDES PONTO A PONTO Para Torres (2001) as redes Ponto a Ponto têm as seguintes características: Usada em redes pequenas (normalmente com até 10 micros); Baixo custo; Fácil implementação; Baixa segurança; Sistema de cabeamento simples; REDES PONTO A PONTO Todos os micros precisam necessariamente ser completos, isto é, funcionam normalmente sem estarem conectados à rede; Normalmente os micros estão instalados em um mesmo ambiente de trabalho (um mesmo escritório, por exemplo); Não existe um administrador de rede, a rede é administrada por cada usuário; Não existem micros servidores ; Podem ter problemas de expansão. REDES CLIENTE/SERVIDOR REDES LOCAIS As características de uma rede cliente/servidor podem ser: Desempenho maior em comparação ao ponto a ponto; Maior segurança; Necessidade de especialista para implementação e manutenção; Mais utilizada em grandes redes. Segundo Tanenbaum (2003, p.18) as LANs (Local Area Network) têm três características que as distinguem de outros tipos de redes: o tamanho, a tecnologia de transmissão e a topologia.

3 REDES LOCAIS REDES METROPOLITANAS As LANs têm algumas características: Tamanho restrito; Quase sempre consiste em um cabo, ao qual todas as máquinas estão conectadas; Funcionam em velocidades de 10 a 100Mbps; Têm baixo retardo (micro ou nanossegundos); Cometem poucos erros. Quando a rede abrange uma cidade, chamamos de MAN (Metropolitan Area Network) ou rede metropolitana. Um exemplo comum de uma MAN éa rede de televisão a cabo disponível em muitas cidades. REDES METROPOLITANAS Com o crescimento da Internet as operadoras de redes de TV a cabo entenderam que era o momento de oferecer este serviço de mão dupla em partes não utilizadas do espectro. A televisão a cabo não éa única MAN. Os desenvolvimentos recentes para acesso à Internet de alta velocidade sem fio resultaram em outra MAN, que foi padronizada como IEEE REDES GEOGRAFICAMENTE DISTRIBUIDAS Uma WAN (Wide Area Network), ou rede geograficamente distribuída, abrange uma grande área geográfica e é composta de dois componentes distintos: linhas de transmissão e elementos de comutação; As linhas de transmissão, podem ser formadas por fios de cobre, fibra óptica ou mesmo enlaces de rádio e os elementos de comutação são computadores especializados que conectam três ou mais linhas de transmissão; REDES GEOGRAFICAMENTE DISTRIBUIDAS As WANs são redes que podem conter várias linhas de transmissão, todas conectadas a um par de roteadores e podem ser comutadas por pacotes ou ainda por um sistema de satélite. REDES SEM FIO Em 1901, o físico italiano Guglielmo Marconi já havia demonstrado como funcionava uma transmissão de telégrafo sem fio, de um navio para o litoral utilizando o Código Morse. A tecnologia sem fio empregada hoje não édiferente. As redes sem fio podem ser divididas em três categorias: Interconexão de sistemas; LANs sem fio; WANs sem fio.

4 REDES SEM FIO Na interconexão de sistemas os componentes de um computador utilizam o rádio de alcance limitado. Todo computador tem um monitor, teclado, mouse e impressora conectados por cabos à unidade principal, podendo ainda ser de tal forma que não utilize cabos, ou seja Bluetooth. TOPOLOGIA DE REDES A topologia física de uma rede local compreende os enlaces físicos de ligação dos elementos computacionais da rede; A topologia lógica da rede se refere a forma através da qual o sinal éefetivamente transmitido entre um computador e outro, ou seja, define as regras para a transmissão dos dados em uma rede de computadores. As mais importantes são o Ethernet, o Token ring. Por exemplo, podemos ter uma rede com topologia física estrela utilizando a topologia lógica em barra. TOPOLOGIA EM ESTRELA Todos os computadores da rede são ligados a um equipamento central, numa forma de ligação dupla ponto a ponto. O equipamento central concentrador (hub), pode ser ativo ou passivo. O concentrador ativo regenera o sinal recebido para depois retransmiti lo enquanto o concentrador passivo somente faz a conexão (patch panel). REDE ESTRELA Vantagens da rede estrela: Instalação e configuração simples; Permite a expansão da rede; Falha de uma estação não afeta a rede; Inserção ou retirada de micros da rede com a rede em funcionamento; Gerência e administração da rede. REDE ESTRELA TOPOLOGIA EM BARRA Desvantagens da rede estrela: Parada da rede em caso de problema no concentrador; Custo maior com relação a redes ponto a ponto; Em redes grandes há necessidade de roteamento. A natureza desta topologia é passiva e repetidores de sinal são usados para a extensão da rede quando a topologia física éuma barra.

5 REDE EM BARRA REDE EM BARRA Vantagens da rede em barra: Instalação e configuração simples; Quantidade de cabeamento émenor em comparação às demais topologias; Facilidade na extensão da rede; Baixo custo. Desvantagens da rede em barra: Maior taxa de colisões quando há um aumento de nós; Maior taxa de erros em função das placas e conexões. TOPOLOGIA EM ANEL REDE EM ANEL Nesta topologia os nós são conectados e se comunicam num círculo. Éa topologia característica da IBM (tokenring), com a tecnologia empregada por tokens que se preocupam em disponibilizar a transmissão ao equipamento que tem posse do token. Vantagens da rede em anel: Uso limitado àrede por cada nó, o que não dá acesso exclusivo a determinado equipamento da rede; Com ou acréscimo de nós na rede, não ocorre uma degradação como na topologia em barra. REDE EM ANEL Desvantagens da rede em anel: Havendo problema num nó da rede, afeta toda a rede; Parada da rede no momento de expansão/manutenção da rede; Dificuldade de gerenciamento da rede. TOPOLOGIA EM GRAFO A última palavra em design de rede tolerante a falha éa topologia em grafo, cujo único ponto de falha éum desastre natural. Todos os clientes estão ligados uns aos outros. Geralmente, esta topologia éuma rede muito pequena por causa dos requisitos de hardware. Depois da instalação, o overhead para uma topologia em grafo é mínimo. É possível ter vários componentes falhos nesta topologia por causa da redundância em cada cliente.

6 ROTEADORES Roteadores são equipamentos que não analisam os quadros físicos que estão sendo transmitidos e sim os datagramas produzidos pelo protocolo de alto nível. No caso do TCP/IP, os roteadores lêem e analisam os datagramas IP contidos nos quadros transmitidos pela rede. O papel fundamental do roteador é escolher um caminho para o datagrama chegar até o seu destino. Os roteadores podem escolher o melhor caminho a percorrer entre as redes, com critérios que podem ser o caminho mais curto, o caminho menos congestionado ou outros critérios. Este equipamento utiliza o endereçamento IP dos protocolos TCP/IP para encontrar as portas procuradas, sendo que os switches utilizam o endereço físico MAC. ROTEAMENTO RIP HOP Os roteadores atuam na camada de rede (camada 3) do Modelo OSI da ISO e possuem uma tabela de roteamento interna que faz o mapeamento das rotas de forma estática ou dinâmica, através dos diversos protocolos de roteamento existentes (RIP, OSPF e outros). ROTEAMENTO RIP HOP ROTEAMENTO RIP HOP A B C D E R1 A1, D3 A10, D3 A10, D3 A10, D2 A10, D3 R2 B9, C6, D2 B4, C6, D2 B9, C5, D2 B9, C6, D2 B9, C6, D2 R3 C5, E8 C5, E8 C6, E8 C5, E8 C5, E7 R4 A10, B4, E7 A1, B9, E7 A1, B4, E7 A1, B4, E7 A1, B4, E8 O algoritmo para a elaboração da tabela ésimples, basta responder à seguinte pergunta: Um pacote de dados sai de um roteador R, para chegar à rede, qual porta devo utilizar? Aqui existem duas respostas possíveis: Resposta 1: Se a rede for adjacente ao roteador, será a própria porta. Resposta 2: Se a rede for distante ao roteador, será a porta do próximo roteador.

7 PROBLEMA PROPOSTO 5 minutos para resolução PLACA DE REDE PLACA DE REDE As placas de rede Ethernet que você irá adquirir deve ser adequada ao tipo de rede escolhido (10Mbps ou 100Mbps). Normalmente as placas vem com capacidades de conexão para todos os tipos de cabos ( RJ45, BNC etc). Porém devemos saber qual o tipo de barramento (PCI,ISA) disponível do equipamento a ser instalada a placa, sendo que, sempre que possível seria melhor o desempenho com a utilização de placas PCI. PLACA DE REDE As funções de uma placa de rede são: Preparação dos dados: Para que possam ser enviados pelos cabos. A placa de rede converte os bits de dados em um sentido e no outro quando estes passam do computador para o cabo; Endereçam os dados: Cada placa de rede tem seu próprio e único endereço, que ela fornece a corrente de dados. A placa coloca um identificador nos dados quando estes são postos na rede; PLACA DE REDE CABOS Controlam o fluxo de dados: A placa dispõe de uma RAM para ajudá la a controlar o fluxo de dados e não sobrecarregar o computador nem os cabos; Faz a conexão com o outro computador: Antes de enviar alguma informação, cada placa inicia primeiramente um diálogo com cada uma das outras placas da rede. Algumas informações sobre tamanho das palavras, intervalos de comunicação etc. são resolvidos nesta etapa. Os cabos talvez tenha 50% do fracasso ou do sucesso da instalação de uma rede. Muitos dos problemas encontrados nas redes são identificados como causados pela má instalação ou montagem dos cabos. Um cabo bem feito contará pontos a seu favor no restante da rede, em caso de dúvidas com algum cabo o melhor énão utilizá lo.

8 CABOS CABOS Entre as ferramentas necessárias temos: Alicate de crimpar para conectores BNC e RJ45; Ferro de solda e ferramentas diversas; Para testes dos cabos contamos com equipamentos que medem com precisão o seu bom funcionamento. Para cada tipo de cabo temos vários tipos de testadores. HUB HUB São dispositivos concentradores que centralizam a distribuição de quadros de dados nas redes fisicamente ligadas em estrela. Os hubs replicam em todas as suas portas as informações recebidas pelas máquinas da rede. Quando um micro A envia dados para o micro B, todas as demais máquinas ligadas a este hub também recebem os dados, num procedimento denominado broadcast. Podemos classificar os hubs em: Passivo: não existe regeneração do sinal, ele simplesmente recebe e envia os sinais; Ativo: existe regeneração, permitindo distâncias maiores na rede; Inteligentes: além de regenerar o sinal, faz gerenciamento e seleção de conexões. COMUTADOR COMUTADOR É semelhante a um hub pelo fato de também unir terminais em um ponto central. A operação de um comutador tem por base os endereços de MAC. Entretanto, um comutador utiliza uma tabela de endereços de MAC para ajudar a segmentar a rede. Os segmentos criados com um comutador são chamados de redes locais virtuais. Além de ser capaz de praticamente segmentar uma rede, um comutador distribui a largura de banda para cada porta; Os comutadores atuam na camada 2 (Enlace) do Modelo OSI.

9 PONTES PONTES As pontes repetidores inteligentes, pois tem a capacidade de ler e analisar os quadros de dados disponibilizando os dados apenas no mesmo segmento de rede. As bridges ou pontes são utilizadas para conectar duas LANs de modo que se torne uma rede única para o usuário. Outra função importante éa de interligar redes que possuem arquiteturas diferentes, tais como Ethernet e Token Ring., no entanto, como esta tarefa ébaseada em fragmentação de pacotes, existe um equipamento mais adequado a esta tarefa hoje em dia que éo roteador. A pontes atuam na camada de enlace (camada 2) do Modelo OSI da ISO. SWITCH Switches são pontes contendo várias portas. Diria que switches são hubs inteligentes, que tem um poder de processamento e sabem encaminhar os pacotes de dados ao destinatário interessado apenas, não perdendo o tempo em enviar dados a quem não interessa. Os switches enviam quadros diretamente para as portas de destino porque eles são dispositivos que aprendem com a utilização e com o tempo. Quando uma máquina envia um quadro para a rede através do switch, este lê o campo de endereço MAC de origem do quadro e anota em uma tabela interna o endereço MAC da placa de rede do micro que está ligado naquela porta. SWITCH Switches operam na camada de enlace (camada 2) do modelo OSI da ISO Todos os direitos reservados.uso exclusivo no Sistema de Ensino Presencial Conectado.