REDES DE COMPUTADORES. Aula 01 Introdução

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1 1 REDES DE COMPUTADORES Aula 01 Introdução

2 UM NOVO SEMESTRE... Expectativas dos Alunos: Aprender novos conceitos; Alinhar o que foi aprendido com a prática; Desenvolver novas habilidades para a resolução de problemas; Expectativa do Professor: Aprender mais com os alunos; Teraatençãodosalunosparaobomandamentodasaulas; Ajudar a sanar as dúvidas dos Alunos; Passar o máximo de informações que serão importantes para os alunos; Esperança que os prazos sejam cumpridos;

3 SISTEMA DE AVALIAÇÃO O sistema de avaliação é composto por 2 notas, a N1 e a N2, a média final é igual a 5. Mas como se calculam as notas? MF = (0,4*N1)+(0,6*N2) >= 5 Calculandoa N1: A N1equivale a 80%da nota; AATPSequivale a 20% da nota; N1 = (0,8*N1)+(0,2*ATPS) >= 5 Calculandoa N2: A N2equivale a 70%da nota; AATPSequivale a 30% da nota; N2 = (0,7*N2)+(0,3*ATPS) >= 5

4 ONDE VOCÊS IRÃO PROCURAR POR INFORMAÇÕES? Site do Professor: No ambiente virtual eu criei um site para postar TODO o conteúdo ministrado em aula: Link: PARAONDEVOCÊSIRÃOENVIAROS TRABALHOS? prof.carlos.ricardo@gmail.com

5 PRINT DO SITE

6 PLANO DE ENSINO E APRENDIZADO Vamos nos nortear por este documento:

7 LIVROS 1) KUROSE, James F.; ROSS, K. W. (orgs.). Redes de Computadores e a Internet : Uma Abordagem Top-Down. 3ª ed. São Paulo: Pearson - Addison Wesley, ) TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. 4ª ed. Rio de Janeiro: Campus - Elsevier, ) STALLINGS, William, (org.). Redes e Sistemas de Comunicação de Dados. 1ª ed. Rio de Janeiro: Campus- Elsevier,

8 INTRODUÇÃO ÀS REDES- HISTÓRIA 1960 os mainframes em organizações de pesquisa eram dispositivos isolados; Computadores de diferentes fabricantes eram incapazes de se comunicar entre si. A ARPA do departamento de defesa dos EUA estava interessada em descobrir uma maneira de conectar computadores Lawrence G. Roberts e Thomas Merril colocaram em funcionamento a primeira rede telefônica 1967 Em uma reunião, a ARPA apresentou suas ideias para a ARPANET, uma pequena rede de computadores conectados. A ideia era conectar hosts de diferentes fabricantes A arpanet se tornou realidade com 4 nós: UCLA, UCSB, SRI e Univesity of Utah. 8

9 INTRODUÇÃO ÀS REDES- HISTÓRIA Velocidade de 50 kbps em conexões de longa distância era uma velocidade impressionante para a época, O modems operavam a 110bps ou 825 caracteres de texto por minuto; Criada na Universidade do Hawai, em 1970, a rede ALOHA funcionava sem fio 1972 Começou o Internetting Project; Oprojeto descreviaosprotocolosparaconseguiraentregade pacotesdeumextremoaoutro; Esse artigo era sobre o TCP e incluia conceitos como encapsulamento, datagrama e as funções de um gateway; 1973 A ARPANET já interligava 30 instituições, incluindo universidades, instituições militares e empresas 9

10 ALOHANET 10

11 A TECNOLOGIADAÉPOCA CRAY-1 11

12 INTRODUÇÃO ÀS REDES- HISTÓRIA A segunda parte da história começa em 1973 dentro do PARC (o laboratório de desenvolvimento da Xerox, em Palo Alto, EUA), quando foi feito o primeiro teste de transmissão de dados usando o padrão Ethernet. Note que tudo isso aconteceu muito antes do lançamento do primeiromicropc,oquesóaconteceuem1981. Na década de 1990, com a abertura do acesso à Internet, tudo ganhou uma nova dimensão e as redes se popularizaram de forma assustadora. 12

13 COMPONENTES DE UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO Mensagens; Emissor; Receptor; Meio de Transmissão; Protocolo; 13

14 AS INFRA-ESTRUTURAS DE REDE podem variar muito em termos de: Tamanho da área coberta; Número de usuários conectados; Número e tipos de serviços disponíveis; Termos: LAN; MAN; WAN; 14

15 LAN LOCALAREANETWORK Uma rede individual geralmente se espalha por uma única área geográfica, fornecendo serviços e aplicações a pessoas dentro de uma estrutura organizacional comum, tal como um único negócio, campus ou região. EssetipoderedeéchamadodeRedeLocal(LAN). Uma LAN é geralmente administrada por uma única organização. O controle administrativo que rege as políticas de segurança e controle de acesso são executados no nível de rede. 15

16 LAN LOCALAREANETWORK 16

17 MAN METROPOLITAN AREA NETWORK É o nome dado às redes que ocupam o perímetro de uma cidade. São mais rápidas e permitem que empresas com filiais em bairros diferentes se conectem entre si. 17

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19 WAN WIDEAREANETWORK Quando uma empresa ou organização possui locais que são separados por grandes distâncias geográficas, pode ser necessário usar um provedor de telecomunicações (TSP) para interconectar as LANs em diferentes locais. Provedores de telecomunicações operam grandes redes regionais que podem se espalhar a longas distâncias. Organizações individuais geralmente alugam conexões através de uma rede de provedor de telecomunicações. Essas redes que conectam LANs em locais separados geograficamente são chamadas de Redes de Longa Distância (WANs). 19

20 WAN WIDEAREANETWORK 20

21 A INTERNET Embora haja benefícios no uso de uma LAN ou WAN, a maioria de nós precisa se comunicar com um recurso em outra rede, fora de nossa organização local. Exemplos desse tipo de comunicação incluem: Enviodeum aumamigoemoutropaís; Acessoanotíciasouprodutosemumsite; Obtençãodeumarquivodocomputadordeumvizinho; Envio de mensagem instantânea para um parente em outra cidade; Acompanhamento do jogo de um time favorito em um celular; 21

22 REDES INTERCONECTADAS Uma malha global de redes interconectadas (internetworks) atendem essas necessidades de comunicação humana. AInternetécriadaporumainterconexãoderedespertencentesa Provedores de Internet(ISPs). Essas redes de ISPs conectam-se umas com as outras para fornecer acesso a milhões de usuários por todo o mundo. A rede interconectada mais conhecida e amplamente utilizada e publicamente acessível é a Internet. 22

23 A INTRANET O termo intranet é geralmente usado para se referir a uma conexão privada de LANs e WANs que pertence a uma organização, e é elaborada para ser acessível somente pelos membros da organização, funcionários ou outros com autorização. 23

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25 REPRESENTAÇÕES DA REDE Ao se transmitir informações complexas, tais como a conectividade de rede e operação de uma grande rede interconectada, é útil utilizar representações visuais e gráficos. Como qualquer outro idioma, o idioma de networking utiliza um conjunto comum de símbolos para representar os dispositivos finais diferentes, dispositivos de rede e meio físico. 25

26 QUAIS SÃO OS BENEFÍCIOS TRAZIDOS PELAS REDES DE COMPUTADORES? Envio de mensagem instantânea; Blogs; Wikis; Podcasting; Ferramentas de colaboração; Youtube; Google Maps; Livestream; 26

27 REPRESENTAÇÕES DA REDE 27

28 TOPOLOGIAS DE REDE- FÍSICA A topologia física é a combinação dos nós e as conexões fisicas entre eles. A representação de como o meio é usado para interconectar os dispositivos é a topologia física. 28

29 TOPOLOGIAS DE REDE- FÍSICA Topologia em barramento: (bus) usa um único cabo backbone que é terminado em ambas as extremidades. Todos os hosts são diretamente conectados a este backbone. Topologiaemanel:(ring)conectaumhostaopróximoeoúltimo host ao primeiro. Isto cria um anel físico utilizando o cabo. Topologia em estrela:(star)conectatodososcabosaumponto central de concentração. Topologia em estrela estendida: (extended star) une estrelas individuais ao conectar os hubs ou switches. Esta topologia pode estenderoescopoeacoberturadarede. 29

30 TOPOLOGIAS DE REDE- FÍSICA Topologia hierárquica: é semelhante a uma estrela estendida. Porém, ao invés de unir os hubs ou switches, o sistema é vinculado a um computador que controla o tráfego na topologia. Topologia em malha: (mesh) é implementada para prover a maior proteção possível contra interrupções de serviço. A utilização de uma topologia em malha nos sistemas de controle de uma usina nuclear de energia interligados em rede seria um excelente exemplo. Como é possível ver na figura, cada host tem suas próprias conexões com todos os outros hosts. Apesar da Internet ter vários caminhos para qualquer local, ela não adota a topologia em malha completa. 30

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32 TOPOLOGIA HÍBRIDA 32

33 PADRÕES ISO: É um comitê multinacional cujos associados são provenientes decomitêsdecriaçãodepadrõesdosváriosgovernosaoredordo mundo. A ISO atua no desenvolvimento de cooperação nos âmbitos científico, tecnológico e econômico. ITU-T Padrão Internacional de telecomunicações ANSI - American National Standards Institute. O corpo de padrões responsável por formalizar os EUA processo voluntário de desenvolvimento de padrões. Fundada em 1918, ANSI garante que um único conjunto de normas não conflitantes são desenvolvidos para uma área. 33

34 PADRÕES IEEE É a maior sociedade de profissionais de engenharia do mundo, sua função é supervisionar o desenvolvimento e a adoção de padrões internacionais para a computação e comunicações; EIA-Éumainstituiçãosemfinslucrativosquepromovequestões de fabricação de eletrônicos. Ela desenvolve padrões e promove debates sobre a consciência pública. 34

35 LARGURA DE BANDA Acapacidadedeummeioemtransportardadosédescritocomoalargura debandadedadostotaldomeiofísico.alarguradebandadigitalmedea quantidadedeinformaçãoquepodefluirdeumlugaraoutroduranteum determinado tempo. A largura de banda é geralmente medida em quilobits por segundo(kbps) ou megabits por segundo(mbps). 35

36 THROUGHPUT O Throughput é a medida da transferência de bits através do meio físico durante um determinado período. Devido a diversos fatores, o throughput geralmente não corresponde à largura de banda especificada nas implementações da camada Física, como a Ethernet. Diversos fatores influenciam o throughput. Entre esse fatores estão a quantidade de tráfego, o tipo de tráfego e o número de dispositivos encontrados na rede que está sendo medida. Em uma topologia multiacesso como a Ethernet, os nós competem pelo acesso ao meio físico e pela sua utilização. Portanto, o throughput decadanóéreduzidocomoaumentodousodomeiofísico. 36

37 GOODPUT Uma terceira medida foi criada para medir a transferência dos dados úteis. Essamedidaéconhecidacomogoodput.OGoodputéamedidadosdados úteis transferidos durante um determinado período e, portanto, é a medida que mais interessa aos usuários de rede. Diferente do throughput, que mede a transferência de bits e não a transferência de dados úteis, a goodput conta os bits enviados ao protocolo superior. O Goodput é o valor do throughput menos o tráfego geral para estabelecer sessões, reconhecimentos e encapsulamento. 37

38 GOODPUT 38

39 MODELOS DE PROTOCOLO E MODELOS DE REFERÊNCIA Existem dois tipos básicos de modelos de rede: Modelo de protocolo fornece um modelo que corresponde de perto à estrutura de um conjunto específico de protocolos. OmodeloTCP/IPéummodelodeprotocoloporquedescreveasfunçõesque ocorrem em cada camada de protocolos dentro do conjunto TCP/IP. Modelo de referência fornece uma referência comum para uma consistente manutenção dentro de todos os tipos de protocolos de rede e serviços. Um modelo de referência não tem a intenção de ser uma especificação de implementação ou de fornecer em nível suficiente de detalhe para definir de maneira precisa os serviços da arquitetura de rede. 39

40 REFERÊNCIA OSI OmodelodereferênciaOSIéomodelodereferênciaderedemais amplamente conhecido. Ele é usado para a elaboração de rede de dados, especificações de operação e resolução de problemas. Embora os modelos TCP/IP e OSI sejam os modelos básicos usados ao se discutir funcionalidades de rede, os projetistas de protocolos de rede, serviços ou dispositivos, podem criar seus próprios modelos para representar seus produtos. Essencialmente, os projetistas precisam se comunicar com a indústria relacionando seu produto ou serviço com o modelo OSI oucomomodelotcp/ip,oucomambos. 40

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42 MODELO TCP/IP O primeiro modelo de protocolo de camadas para comunicações de rede foi criado no início dos anos 70 e é chamado de modelo da Internet. Ele define quatro categorias de funções que devem ocorrer para que as comunicações tenham êxito. A arquitetura do conjunto de protocolo TCP/IP segue a estrutura deste modelo. Por causa disso, o modelo da Internet é comumente chamado de modelo TCP/IP. 42

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44 MODELO TCP/IP 44

45 PROCESSO DE ENCAPSULAMENTO DOS DADOS À medida que os dados da aplicação são passados pela pilha de protocolo em seu caminho para serem transmitidos pelo meio físico de rede, vários protocolos agregam informações a eles a cada nível. Isso é comumente conhecido como o processo de encapsulamento. 45

46 PROCESSO DE ENCAPSULAMENTO DOS DADOS A forma que um pedaço do dado assume em qualquer camada é chamada de uma Unidade de Dados de Protocolo(PDU). Durante a encapsulamento, cada camada sucessora encapsula a PDU que recebe da camada acima de acordo com o protocolo sendo usado. Em cada estágio do processo, uma PDU possui um nome diferente para refletir sua nova aparência. Embora não haja uma convenção de nomes universal para PDUs, neste curso, as PDUs são chamadas de acordo com os protocolos do conjunto TCP/IP. Dados O termo geral para a PDU usada na camada de Aplicação Segmento PDUdeCamadadeTransporte Pacote PDUdeCamadadeRede Quadro PDUdeCamadadeAcessoàRede Bits - Uma PDU usada ao se transmitir dados fisicamente através do meio físico 46

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48 O MODELOOSI 48

49 O MODELOOSI

50 CAMADA 7 APLICAÇÃO A camada de aplicação faz a interface entre o Protocolo de comunicação e o aplicativo que pediu ou receberá a informação através da rede. Por exemplo, se você quiser baixar o seu com seu aplicativo de , ele entrará em contato com a Camada de Aplicação do Protocolo de rede efetuando este pedido. 50

51 CAMADA 6 APRESENTAÇÃO A camada de apresentação, também chamada camada de tradução, converte o formato do dado recebido pela camada de aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado, ou seja, um formato entendido pelo Protocolo usado. Um exemplo comum é a conversão do padrão de caracteres(código de página) quando, por exemplo, o dispositivo transmissor usa um padrão diferente do ASCII, por exemplo. Pode ter outros usos, como compressão de dados e criptografia. 51

52 CAMADA 5 SESSÃO A camada de sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. Nesta sessão, essas aplicações definem como será feita a transmissão de dados e colocam marcações nos dados que estão sendo transmitidos. Se porventura a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor. Porexemplo,vocêestábaixando sdeumservidorde sea rede falha. Quando a rede voltar a estar operacional, sua tarefa continuará do ponto em que parou, não sendo necessário reiniciá-la. 52

53 CAMADA 4 TRANSPORTE A camada de transporte é responsável por pegar os dados enviados pela camada de sessão e dividi-los em pacotes que serão transmitidos pela rede, ou, melhor dizendo, repassados para a camada de rede. No receptor, a camada de transporte é responsável por pegar os pacotes recebidos da camada de rede e remontar o dado original para enviá-lo à camada de sessão. Isso inclui controle de fluxo (colocar os pacotes recebidos em ordem, caso eles tenham chegado fora de ordem) e correção de erros, tipicamente enviando para o transmissor uma informação de reconhecimento (acknowledge), informando que o pacote foi recebido com sucesso. 53

54 CAMADA 3 REDE A camada de rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes, convertendo endereços lógicos em endereços físicos, de forma que os pacotes consigam chegar corretamente ao destino. Essa camada tambémdeterminaarotaqueospacotesirãoseguirparaatingiro destino, baseada em fatores como condições de tráfego da rede e prioridades. Como você pode ter percebido, falou-se em rota. Essa camada é, portanto, usada quando a rede possui mais de um segmentoe,comisso,hámaisdeumcaminhoparaumpacotede dados para trafegar da origem até o destino. 54

55 CAMADA 2 ENLACEDEDADOS Acamadadeenlacededados(tambémchamadacamadadelink) pega os pacotes de dados recebidos da camada de rede e os transforma em quadros que serão trafegados pela rede, adicionando informações como o endereço da placa de rede de origem,oendereçodaplacaderedededestino,dadosdecontrole, os dados em si(informações) e o CRC(Cyclic redundancy check). 55

56 CAMADA 2 ENLACEDEDADOS Oquadrocriadopelacamadadeenlacededadoséenviadoparaa camada física, que converte esse quadro em sinais elétricos para serem enviados através do cabeamento da rede. Quando o receptor recebe um quadro, a sua camada de enlace de dados confere se o dado chegou íntegro, refazendo o CRC. Se os dados estão OK, ele envia uma confirmação de recebimento (chamada acknowledge ou simplesmente ACK). Caso essa confirmação não seja recebida, a camada de enlace de dados do transmissor reenvia o quadro, já que ele não chegou até o receptor ou então chegou com os dados corrompidos. 56

57 CAMADA 1 FÍSICA A camada física pega os quadros enviados pela camada de enlace de dados e os transforma em sinais compatíveis com o meioemqueosdadosdeverãosertransmitidos.seomeiofor elétrico,essacamadaconverteos0se1sdosquadrosemsinais elétricos a serem transmitidos pelo cabo. Se o meio for óptico (uma fibra óptica), essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais luminosos e assim por diante, dependendo do meio de transmissão de dados. 57

58 CAMADA 1 FÍSICA Acamadafísicaespecifica,portanto,amaneiracomqueos0se1s dosquadrosserãoenviadosparaarede(ourecebidosdarede,no caso da recepção de dados). Como você pode facilmente perceber,opapeldessacamadaéefetuadopelaplacaderededos dispositivos conectados em rede. Note que a camada física não inclui o meio onde os dados circulam, isto é, o cabeamento da rede. O máximo com que essa camada se preocupa é com o tipo de conector e o tipo de cabo usado para a transmissão e recepção dos dados, de forma que os 0s e 1s sejam convertidos corretamente no tipo de sinal requerido pelocabo,masocaboemsinãoéresponsabilidadedessacamada. 58

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61 REFERÊNCIAS Forouzan Academia Cisco 61