Data and Computer Network. Redes de Computadores & Dados. Singo

Transcrição

1 Redes de Computadores & Dados Prof. DoutorFélix Singo

2 recordar que: Data and Computer Network Um ou mais computadores ligados entre si, por meios electrónicos, com o intuito de trocarem informação de forma rápida e fácil, fornecendo aos utilizadores um campo mais vasto de actuação com partilha de equipamentos e recursos (aplicações, ferramentas de comunicação, bases de dados...) constitui-se em

3 Componentes de uma Rede Data and Computer Network Estas funções são efectuadas a partir de pontos fisicamente remotos Os dispositivos envolvidos neste processo podem variar desde terminais simples ou inteligentes, ligados a um computador anfitrião (host computer), a concentradores, processadores remotos, etc. Uma Rede de Comunicação de Dados é constituída por diversos dispositivos, os quais possuem determinadas funções

4 Componentes de uma Rede - Hardware e Software Hardware o Material necessário para se interligar computadores em rede: Computadores; Periféricos que vão ser partilhados; Placas de rede; Meios de Transmissão Software Sistema operativo; Programas de rede; Drives das placas de rede; Protocolos de comunicação.

5 Tipos de Redes Existem muitos tipos de redes especializadas: redes de televisão (por cabo e sem fios), redes de transmissão de vídeo, redes telefónicas, redes de vigilância,... e redes de computadores As redes de computadores ou redes de dados são redes de transporte de pacotes de dados, muito flexíveis e gerais no tipo de aplicações que suportam (transmissão de ficheiros, correio electrónico, páginas web, voz, vídeo,...) Os outros tipos de redes são geralmente especializadas num único tipo de aplicação e são optimizadas para esse fim (transporte de sinal de vídeo, de voz,...) Existe a tendência para que todas as redes passem a ser gerais e se baseiem na transmissão de dados

6 Tipos de redes Data and Computer Network 1. Podemos classificar as redes, quanto à distribuição geográfica, em diversos tipos: LAN (Local Area Network) Redes de área local. A distância máxima deste tipo de redes não ultrapassa algumas centenas de metros (edifício). CAMPUS (CAMPUS Network) É uma rede que interliga vários edifícios de uma organização, concentrados numa determinada área. Rede Local sem fios (WLAN -Wireless Local Area Network)

7 Tipos de redes... Data and Computer Network Rede local virtual (VLAN-Virtual Local Area Network ) São definidas sobre redes locais que estão equipadas com dispositivos apropriados Trata-se de definir até que zonas da LAN se propagam as emissões em "broadcast" Rede privada virtual (VPN-Virtual Private Network ) utilizam uma rede pública, por exemplo a "internet" para estabelecer uma ligação de dados entre dois pontos Os dois pontos da ligação passam a funcionar como encaminhadores ("routers") para as respectivas redes

8 Tipos de redes Data and Computer Network 1. Podemos classificar as redes, quanto à distribuição geográfica, em diversos tipos: MAN (Metropolitan Area Network) Redes de área metropolitana. Rede que interliga uma grande cidade, como é o caso da conexão de organizações que têm edifícios em diferentes pontos duma cidade. Um exemplo de MAN actual e bastante conhecido entre o público geral é a "net-cabo". WAN (Wide Area Network) Rede de área alargada. Este tipo de rede interliga regiões, países ou mesmo todo o planeta (Internet).

9 Tipos de redes Data and Computer Network 2. Outro tipo de classificação de redes deve-se à existência, ou não, de um ou mais computadores dedicados para a rede: Rede Ponto a ponto (Peer-to-Peer) Todos os computadores têm competências iguais. Não existe um computador dedicado exclusivamente para partilhar recursos. Cada computador pode aceder aos recursos disponibilizados pelos outros. Rede Cliente/Servidor (Client-Server) Existe um ou mais computadores dedicados para partilhar recursos. Este tipo de computadores são geralmente de grande capacidade, tanto ao nível do armazenamento como de processamento.

10 Topologias de Redes Do grego topos = lugar e logia = conhecimento estruturado Prof. Doutor Félix Singo

11 Topologias de rede Data and Computer Network O modo como os computadores se interligam fisicamente na rede, e como os dados circulam nessa mesma rede, é definido por, respectivamente: Topologia Física (layout da rede); Topologia Lógica (fluxo de dados).

12 Tipologias Físicas Data and Computer Network As topologias físicas indicam como podemos, fisicamente, dispor os computadores e os cabos na rede informática. Existem várias topologias físicas para redes informáticas: Topologia em Barramento (Bus); Topologia em Estrela (Star); Topologia em Anel (Ring); Topologia em Malha (Mesh); Topologia em Arvore (estrela hierárquica); Topologia em Espinha Dorsal (Backbone); Topologia em Duplo Anel (FDDI);

13 Topologia em Barramento (BusNetwork) Esta topologia já foi a mais usada em redes locais (LAN).

14 Tipologia BUS - Barramento Os diversos computadores partilham uma linha comum e quando pretendem comunicar entre si mandam uma mensagem para a linha que, além dos dados que pretende transmitir, contém também o endereço do destinatário Todos os computadores desta rede têm também a capacidade de escutar sobre a linha comum O principal problema deste tipo de rede são as colisões

15 Tipologia BUS - Barramento Esta topologia tem como vantagens: Necessita de pouco equipamento; A ligação é aparentemente fácil; Torna fácil a inserção de um novo computador na rede; Esta tipologia já não é muito utilizada em LAN s devido aos seguintes problemas: Quando existe um problema num cabo, toda a rede perde a comunicação; Utilizando um cabo coaxial fino (10base2), a velocidade máxima de transmissão é de 10 Mbps.

16 Topologia em ANEL (RingNetwork) A topologia em anel é utilizada em LAN s.

17 Tipologia em ANEL (RING) É constituída por um cabo coaxial fechado em si próprio, formando um anel A comunicação tem de se realizar sempre num determinado sentido (horário ou anti-horário) É possível que mais do que um computador esteja a comunicar com outro simultaneamente Conseguem suportar uma maior carga de tráfego Os sinais circulam dentro do anel e passam sequencialmente de computador em computador.

18 Vantagens: Data and Computer Network Tipologia em ANEL (RING) Passagem dos sinais é realizada sequencialmente entre cada computador; A velocidade de transmissão de sinal é de 16 Mbps e de 100 Mbps. Desvantagens: Preço do equipamento de rede elevado; Se o cabo tiver problemas todos os computadores deixam de comunicar.

19 Rede em ESTRELA (StarNetwork) Trata-se da topologia mais utilizada em LAN s. De cada computador sai um cabo de pares entrelaçados para um dispositivo que interliga todos os cabos. Esse dispositivo tanto pode ser um hub como um switch.

20 Hub & Switch Data and Computer Network Hub Tem 8 ou 16 portas para RJ45 (normalmente) Uma das portas pode funcionar como uplink Pode ter mais uma porta BNC Funciona a 10 ou 10/100Mbps

21 Hub & Switch Data and Computer Network Switch Aparência física similar à dos Hubs (8, 16, 24, 48 portas)

22 Switch Data and Computer Network É inteligente: Recebe um sinal do nó A para o nó B Aprende a localização do nó A Nó B avisa ao nó A que recebeu e o Switch aprende local de B Se algum nó enviar um sinal para os nós A ou B, é encaminhado directamente para o nó destino e não para toda rede A localização (MAC address) de todos os nós vai sendo memorizada numa tabela (cache) do Switch

23 Switch Data and Computer Network 1. Cuidados na escolha de um Switch 1. Número de portas? 2. É compatível com a rede local já instalada? 3. Qual a velocidade 10 Mbps, 100 Mbps ou ambas (10/100)? 4. Um bom parâmetro de escolha é um valor do custo por porta do HUB. Por 5. exemplo, um HUB com 8 portas que custe 800 Mt terá um custo por porta de 1000 escudos. 6. Possui interruptor ou porta especial de cross-over (simulação de cabo cruzado)

24 Deve ter ainda em atenção o seguinte: O router ocupa uma porta do HUB/Switch Cada computador ocupa uma porta do HUB/Switch Os HUB/Switch não costumam ser fornecidos com cabos de rede, no entanto estes são indispensáveis. Pode interligar até 3 HUBs em cascata, isto é, qualquer computador deverá conseguir comunicar com qualquer outro passando no máximo por 3 HUBs. Nunca ligar os cabos de forma a criar um ciclo. Nas ligações switch/switch, hub/switch ou hub/hub é necessário utilizar cabos cruzados, ou usar portas ou interruptor com capacidade cross-over. O comprimento dos cabos entre equipamentos nunca deverá ser superior a 100 metros. Escolher preferencialmente equipamentos e placas de rede 10/100Mbps.

25 Rede em ESTRELA (STAR) As desvantagens deste tipo de tipologia devemse aos seguintes factores: O cabo utilizado é o somatório dos cabos que vão de cada computador para o concentrador; Necessidade de se adquirir um dispositivo de interligação; O número de portas de um concentrador é limitado; A distância máxima sem amplificação é de apenas 100 m.

26 Redes em Malha (MESH) Esta topologia é muito utilizada em WAN s. Os computadores interligam-se entre si, ponto a ponto, ou seja, existem diversos caminhos para se chegar ao mesmo destino sem servidor central podem ser acrescentadas novas linhas (ligações) à medida das necessidades ou desactivadas outras desenvolver a tecnologia dos encaminhadores (routers)

27 Redes em Malha (MESH) Vantagens: Data and Computer Network Existem vários caminhos possíveis para a comunicação. Desvantagens: Maior complexidade da rede; Elevado preço do equipamento de interligação de nós.

28 Topologia em árvore (TreeNetwork) É uma topologia física baseada numa estrutura hierárquica de várias redes e sub-redes. Existem um ou mais concentradores que ligam cada rede local e existe um outro concentrador que interliga todos os outros concentradores. Esta tipologia facilita a manutenção do sistema e permite detectar avarias com mais facilidade, relativamente às tipologias em barramento, anel e duplo anel. Esta é uma solução muito utilizada tanto em LAN s como em redes CAMPUS.

29 Topologia em Espinha Dorsal - Backbone É composta por um barramento utilizando um cabo coaxial grosso. É possível ligar a este barramento redes com outras topologias físicas, com o auxilio de um transceiver. São usadas em LAN s, CAMPUS e MAN s.

30 Topologia em duplo anel (FDDI) Optical Fiber Distributed Data Interface

31 Topologia em duplo anel (FDDI-Fiber Distributed Data Interface ) Existem dois anéis que podem ser de cabo coaxial e também em fibra óptica. Podem ir até aos 100 km de comprimento. No caso de falhar um anel, o outro mantém a comunicação, mas com uma velocidade mais reduzida. A velocidade de transmissão pode ir até aos 100 Mbps e é aplicada em redes CAMPUS e MAN na interligação de LAN s.

32 Topologias Lógicas Estas topologias indicam como é que os sinais circulam numa rede informática entre os diversos dispositivos. Dois tipos diferentes de circulação de dados são: Topologia Lógica em barramento; Topologia Lógica em anel;

33 Topologia lógica em barramento Os dados dentro da rede circulam em difusão (broadcast). Se um computador enviar dados, toda a rede fica ocupada por esses sinais; Todos os outros computadores detectam que existem dados, mas só o computador a quem se destinam esses dados é que o recolhe, os restantes ficam à escuta. Se, no momento em que o computador está a enviar dados para a rede, outro computador começa a emitir dados, ocorre uma colisão na rede e esta termina e todo o processo de comunicação tem de se iniciar novamente.

34 Topologia Lógica em Anel Os dados circulam pela rede de nó em nó (ponto a ponto). Um computador recebe os dados e, se estes não forem para ele, transmite-os novamente para outro computador; Este processo é repetido as vezes que forem necessárias até se encontrar o computador para o qual se destinam os dados; Após a recepção dos dados, este envia uma mensagem de confirmação para o computador emissor. Nesta tipologia não ocorrem colisões, pois, devido a um sinal que circula na rede e que é conhecido por token, um computador só inicia uma nova transmissão após receber um sinal deste.

35 A classificação de redes em categorias pode ser realizada segundo diversos critérios, alguns dos mais comuns são: Dimensão ou área geográfica ocupada Redes Pessoais / Redes Locais / Redes Metropolitanas / Redes de área alargada /... Capacidade de transferência de informação Redes de baixo débito / Redes de médio débito / Redes de alto débito /... Topologia ("a forma da rede") Redes em estrela / Redes em "bus" / Redes em anel /... Meio físicos de suporte ao envio de dados Redes de cobre / Redes de fibra óptica / Redes rádio / Redes por satélite /... Ambiente em que se inserem Redes de industriais / Redes de coorporativas /... Método de transferência dos dados Redes de "broadcast" / Redes de comutação de pacotes / Redes de comutação de circuitos / Redes ponto-a-ponto /... Tecnologia de transmissão Redes "ethernet" / Redes "token-ring" / Redes FDDI / Redes ATM / Redes ISDN /...

36 identifique as redes!

37 Terminologia importante Meio Canal ao qual está ligada a placa de rede, através do qual os dados viajam. (e.g. Fibra óptica; Cabo coaxial; Cabo TP) Segmento Meio físico de TX partilhado por NICs (Network Interface Cards) Nó Computadores e periféricos ligados aos segmentos através das NICs Trama Pedaço de informação que circula, pelo meio físico, na comunicação entre nós. (Frame)

38 Problema Quando é necessário comunicar numa rede, apenas um computador pode aceder ao meio físico. Se dois ou mais computadores tentarem aceder à mesma linha ao mesmo tempo, dá-se uma: COLISÃO Como organizar as transmissões de forma a que todos os computadores possam ter uma oportunidade trocar mensagens?

39 Padrão de Redes Data and Computer Network Conjunto de regras que define: Meio físico de transmissão Como os computadores acedem ao meio físico de transmissão Formato dos pacotes que nele viajam

40 Padrão de Redes Data and Computer Network Ethernet Token-Ring FDDI, etc

41 Padrão Ethernet Data and Computer Network Primeira rede Ethernet em 1973 pela Xerox Corporation [Metcalfe] É uma tecnologia de área local Definido pela norma da IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

42 Padrão Ethernet - Cablagem Denominação Ethernet Tipo Velocidade Mbps Tam. Max. Cabo Fichas 10BaseT UTP cat m RJ45 10Base2 Coaxial m BNC T 10Base5 Coaxial Thick m AUI 10BaseF Fibra Óptica 10 2Km? 100BaseTX UTP cat m RJ45 100BaseFX Fibra Óptica 100 2Km?

43 Padrão Token-Ring Data and Computer Network Criado pela IBM É uma tecnologia de área local Definido pela norma da IEEE