Redes de Computadores (Networking) (Capítulo 7)

Transcrição

1

2 (Networking) (Capítulo 7) INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO Professor: Rosalvo Ferreira de Oliveira Neto

3 A possibilidade de conectar vários computadores resulta em tantos benefícios que esta se tornou uma das áreas de maior crescimento no mercado de microcomputadores e das telecomunicações em geral. Os computadores se comunicam de duas maneiras importantes: por meio de modem e de redes. O modem permite que os computadores usem linhas telefônicas para trocar dados. As redes conectam os computadores diretamente, seja por intermédio de fios especiais ou de alguma técnica de transmissão sem fio. A Internet é a maior das redes de computadores do planeta. 3

4 4

5 Uma Rede de Computadores é formada por um conjunto de dispositivos capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação. Sistema de Comunicação - arranjo topológico interligando os vários módulos processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um conjunto de regras com o fim de organizar a comunicação (protocolos). 5

6 Objetivos: Compartilhamento de Recursos; Confiabilidade; Escalabilidade; Redução de Custos; Meio de Comunicação eficiente. 6

7 Meios de Comunicação Refere-se aos fios, cabos e outros recursos usados pelos dados para viajar de sua origem para seu destino. São eles: Pares de fios; Cabos coaxiais; Fibra óptica; Transmissão por microondas ; Transmissão por satélite; Transmissão sem fio. 7

8 Fio de Par Trançado Consiste de dois fios entrelaçados um em torno do outro. Capacidade de transmissão de até 100 Mbits/s. O par trançado é bastante susceptível a ruídos e interferência, mas é o meio que tem menor custo por comprimento. A ligação de nós é extremamente simples, reduzindo ainda mais o custo da utilização. 8

9 Cabo Coaxial Há dois fios condutores em um cabo coaxial. Um deles é um fio simples no centro do cabo; o outro é uma blindagem que envolve o primeiro cabo com um isolante no meio. Capacidade aproximada de 10 Mbits/s. Em certa época, o cabo coaxial era o tipo de cabeamento de rede mais amplamente utilizado. O cabo coaxial tem uma imunidade a ruído bem melhor que o par trançado, mas seu custo é mais elevado. 9

10 Cabo de fibra óptica Trata-se de uma fibra que transmite vibrações de raios de luz em vez de freqüências elétricas. Imune a interferências eletromagnéticas. O cabo de fibra óptica é apropriado para transmissão de dados a grande velocidade e alta capacidade, devido à pequena atenuação e à pureza do sinal. É o mais caro de todos, mas atinge taxas de quase centenas de Gbits/s para transmitir dados, voz e imagem. 10

11 Conexões sem fio Com a popularização da comunicação de dados, houve um impulso na direção de meios mais flexíveis e de meios que alcancem distâncias maiores. Vários tipos de conexões para comunicação sem fio oferecem essas vantagens. As redes permanentes sem fio são usadas especialmente em situações nas quais é difícil a passagem física dos dados. Ex: ondas de rádio, microondas, infravermelho,... 11

12 Componentes Básicos de uma rede: Dispositivo emissor; Link de comunicação; Dispositivo receptor. Envia dados binários como pulsos distintos: uns (on) ou zeros (off). O sinal digital do computador deve ser convertido para a forma analógica para ser transmitido por meio de linhas analógicas. 12

13 A conversão de sinais digitais em analógicos denomina-se modulação. A conversão de sinais analógicos em digitais denomina-se demodulação. MODEM (Modulador/DEModulador): converte o sinal digital em analógico e vice-versa. 13

14 Linhas digitais do assinante Como os telefones foram criados para a voz humana, o sistema analógico inteiro foi projetado para esta aplicação. No ponto em que cada loop local termina na estação final, o fio passa por um filtro que atenua todas as freqüências abaixo de 300 Hz e acima de 3,4 khz (estes são os pontos de 3dB do sistema telefônico analógico). Espectro do canal de voz A família xdsl (Linha Digital do Assinante em inglês, Digital Subscriber Line) se caracteriza por conectar os clientes a um switch diferente, que não possui o filtro para a faixa de voz.ou seja, toda a capacidade do loop local estará disponível, e não apenas a largura de banda artificial de 3,1 khz. O ADSL (em inglês, Asynchronous Digital Subscriber Line) permite velocidades de até 8Mbps downstream e 1 Mbps upstream. 14

15 Tipos de modems mais comuns: Modem interno inserido no computador (padrão na maioria dos computadores atuais). Modem portátil: Exemplo: modem 3G de diversas operadoras de telefonia. Modem DSL (Digital Subscriber Line): envia dados por meio da linha telefônica convencional a velocidades muito altas, sem ocupar a linha telefônica. Exemplo: modem da Velox. Modem a cabo (usa o cabo coaxial já instalado para sua TV). Muito comum nos EUA e se popularizando no Brasil. 15

16 Classificação das redes Redes Locais - LANs (Local Area Networks); Redes Metropolitanas - MANs (Metropolitan Area Networks); Redes Geograficamente Distribuídas ou Redes de Longa Distância - WANs (Wide Area Networks); Redes Locais sem Fio - WLANs (Wireless Local Area Network); Redes Pessoais - PANs (Personal Area Network); Redes Locais Virtuais - VLANs (Virtual Local Area Network); Redes Privadas Virtuais - VPNs (Virtual Private Network). 16

17 Classificação das redes Distância entre nós até 10 m até 100 m até 1 km até 10 km até 100 km até km até km Abrangência Sala Edifício Campus Cidade País Continente Planeta L A N M A N W A N Joseana M. Fechine 17

18 Topologias de redes Definem a forma como os computadores estão fisicamente distribuídos. A topologia física é a descrição da rota utilizada pelos cabos da rede para interligar os nós. Topologia de rede é o layout físico dos fios que conectam nos nós da rede. Topologias comuns: barramento, anel e estrela. 18

19 Arranjo físico (layout) de uma rede Nó cada computador, impressora ou servidor na rede. Três topologias comuns: Estrela (a) Anel (b) Barramento (c) 19

20 Topologia em anel: Liga todos os nós em uma cadeia circular. As mensagens de dados percorrem o anel em uma única direção: Cada nó verifica a mensagem para ver se esse nó é o destinatário. Se não, a mensagem é transferida ao nó seguinte. Nenhum perigo de colisão de dados. Se um nó falhar, o anel se romperá e a rede inteira falhará. 20

21 Topologia em barramento: Todos os nós são conectados a uma única linha (barramento). Computadores enviam mensagens a outros computadores da rede: Se mensagens colidirem com outras mensagens, o nó emissor reenviará a mensagem. Nós podem ser adicionados/removidos da rede, sem afetar a rede. Se um nó falhar, a rede não falhará. 21

22 Topologia em estrela: O comutador central (hub) gerencia a rede. Todas as mensagens são roteadas através do hub; esta estratégia ajuda a evitar colisões entre as mensagens. Falha de conexão entre o hub e qualquer nó não afetará o sistema global. Desvantagem: Se o hub sofrer pane, a rede falhará. 22

23 Elementos de uma rede de computadores Cabo de rede Constitui uma maneira de conectar-se fisicamente a uma rede: LANs de baixo custo conectadas com fios de par trançado. Muitas LANs são conectadas por cabos coaxiais ou cabos de fibra óptica. Um ponto de acesso sem fio (wap wireless application protocol) conecta-se à rede convencional: Provê conexão sem fio à rede. 23

24 Elementos de uma rede de computadores Placa de Interface de Rede Conecta cada computador à fiação da rede: Manipula o envio, o recebimento e a verificação de erros dos dados transmitidos. 24

25 Elementos de uma rede de computadores Roteadores Uma ponte possibilita a conexão de redes similares (aquelas que usam os mesmos protocolos). O roteador dirige o tráfego das comunicações quando diversas redes estiverem conectadas: Se o tráfego da rede ficar congestionado, o roteador pode redirecionar o tráfego para outra rota. 25

26 Elementos de uma rede de computadores Gateway Permite a um nó comunicar-se com um computador em outra rede não similar. A sua função principal é a conversão de protocolos entre as redes. 26

27 Redes ponto-a-ponto Todos os computadores têm status igual. Os usuários compartilham arquivos, impressoras etc., quando necessário. Comum em pequenos escritórios. As redes tendem a ser lentas. 27

28 Rede cliente/servidor O computador servidor controla a rede: Freqüentemente, possui diversos discos rígidos e a impressora mais veloz. O computador cliente solicita serviços do servidor: Um cliente simples (thin client) tem pouco ou nenhum armazenamento. Abordagens de processamento: Cliente/servidor; Servidor de arquivos. 28

29 Rede cliente/servidor O cliente (a) solicita dados do servidor. O servidor (b) transfere somente os dados solicitados. O cliente pode executar algum processamento, mas a maioria dos dados é processada no servidor. 29

30 Servidor de arquivos O cliente (a) solicita dados do servidor. O servidor (b) envia o arquivo inteiro: O cliente executa toda a entrada de dados e o processamento. Arquivo retransmitido ao servidor. 30

31 Protocolos: regras e procedimentos para comunicação. Quando diversos computadores estão interligados em rede, as regras e procedimentos técnicos que administram sua comunicação e interação são chamados de protocolos. Principais protocolos: TELNET (Network Terminal Protocol) Protocolo para a execução remota de aplicações. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Protocolo para o envio e recebimento de correio eletrônico. 31

32 FTP (File Transfer Protocol) FTP - inclui senhas de segurança; capaz de conectar-se a um sistema remoto (logon), acessar diretórios e executar a transferência de arquivos entre sistemas. HTTP (HyperText Transfer Protocol) Protocolo para a transferência de documentos, arquivos e aplicações entre sistemas. POP (Post Office Protocol): Protocolo para a leitura de correio eletrônico. DNS (Domain Name Service): Fornece o serviço de tradução de nomes de hosts em endereços IP. 32

33 Referências Bibliográficas CAPRON, H. L., JOHNSON, J. A. Introdução à Informática. 8ª edição. Pearson Prentice-Hall do Brasil, TANENBAUM, A. Redes de Computadores. 4ª edição. Elsevier, Notas de aula da disciplina Introdução à Informática, do professor Fabrício Braga (UNIVASF). Notas de aula da disciplina Introdução à Engenharia da Computação, do professor Fábio Nelson (UNIVASF). Notas de aula da disciplina Introdução à Computação, da professora Joseana Macêdo Fechine (UFCG). 33

34