Redes de Computadores

Transcrição

1 O porquê das redes? Partilha de recursos: impressoras, scanners, CD-ROMs, discos rígidos... Acessos remotos. Partilha de ficheiros (imagens, documentos, folhas de cálculo,...) e/ou aplicações diversas (bases de dados,...). Troca de informação (ficheiros, mensagens,...) Jogos de entretenimento entre pessoas fisicamente distantes,... Como interligar diferentes máquinas? Ligações físicas com cabos apropriados. Ligação utilizando tecnologias Wireless. Ligação através das linhas telefónicas. Ligação através de infra-vermelhos. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 1

2 Distribuição Geográfica da Rede LAN (Local Area Network) Computadores ligados numa área restrita (mesma sala, edifício,...) WAN (Wide Area Network) Necessidade de diferentes meios de comunicação entre elas! Meios de Comunicação Problemas e questões que se colocam: Como é efectuada a comunicação? Meios de transmissão a utilizar? Como efectuar a codificação/descodificação dos bits na comunicação? Insuficiência do meio de comunicação: ruído, atenuação, distorção devido a interferências magnéticas. Linguagem a adoptar na comunicação (Protocolo)? Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 2

3 Meios de Transmissão Cablagem Eléctrica Par entrançado (Twisted Pair) Vários tipos de cabo consoante a blindagem Não blindados - UTP (Unshielded Twisted Pair) Blindados STP (Shielded Twisted Pair) O cabo UTP de 4 pares é normalmente utilizado com fichas RJ45 para implementar redes locais (LAN). Cabo coaxial O cabo coaxial é utilizado também nas redes LAN juntamente com fichas BNC. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 3

4 Meios de Transmissão Fibra Óptica Utilizada para comunicações a grande distância. Níveis de interferência electromagnética muito elevados. Taxas de transferência de dados da ordem dos Gb por segundo. Desvantagens: equipamentos muito caros! Ondas de Rádio Úteis em locais onde não é possível cablagem. Onde existe a necessidade de grande mobilidade. Infra-Vermelhos Comunicações Móveis Raios Laser Comunicações por Satélite Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 4

5 Modelos de Comunicação Modelo BROADCAST (conexão multiponto ou por difusão) Todos os dispositivos partilham o mesmo meio de comunicação. Qualquer mensagem é recebida por todos os dispositivos. Caso a mensagem não se destine ao dispositivo a mesma é ignorada. Modelo PEER-TO-PEER (conexão ponto-a-ponto) A conexão é estabelecida entre dois pontos distintos da rede e os pacotes só são processados pelo respectivo destinatário. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 5

6 Componentes de uma Rede Nós (Nodes): Qualquer um dos dispositivos ligados à rede (computadores, impressoras,...) Segmentos: parte de uma rede que se encontra separada das restantes partes da rede através de um hub, switch ou router. Backbone: segmento principal da rede ao qual se ligam os restantes segmentos. Placa de Rede (NIC-Network Interface Card): dispositivo que permite a ligação de um determinado nó à rede. Os débitos de transferência de dados mais comuns associados a estes dispositivos são 10 Mbps ou 100 Mbps. Comutadores (Switches): permitem que diferentes nós comuniquem directamente entre si em simultâneo e de forma eficiente (débitos de transferência de 10/100 Mbps). Switch Concentradores (Hubs): permitem a ligação entre os nós, no entanto não em simultâneo (débitos de transferência de 10/100 Mbps). Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 6

7 Componentes de uma Rede Router: permitem segmentar a rede em partes de modo a que os dados só passem de um segmento para o outro quando o destinatário pertence a outro segmento. (ver ficheiro routing.htm) Funcionamento dos routers e hubs A informação que é transmitida na Internet entre diferentes nós é dividida em pequenos blocos de um determinado tamanho expresso em bytes pacotes (packets). Cada pacote é constituído pelos dados propriamente ditos, bem como por informação sobre o endereço do nó de origem e de destino. Os routers gerem assim a entrega dos pacotes no seu destino, garantindo a existência de caminhos alternativos em caso de falho de um dado circuito da rede. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 7

8 Topologias de Redes A topologia de uma dada rede representa o modo como cada nó está fisicamente ligado à rede. As topologias comuns incluem: Topologia em Barra (BUS) Os nós encontram-se ligados em cadeia ao longo da mesma barra de transporte (backbone). A informação enviada por um nó circula ao longo do backbone até que o nó destino seja encontrado. Nesta topologia o fim da rede tem de ser terminado especificamente, utilizando para o efeito um terminador. Vantagens: facilidade na adição de nós; pequeno comprimento de cabo. Desvantagens: difícil detecção de falhas; difícil isolamento de defeitos; uma só falha bloqueia toda a rede. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 8

9 Topologias de Redes Topologia em Estrela (STAR) Numa rede em estrela cada nó está conectado a um dispositivo central, normalmente designado por Hub (podendo noutras situações ser um switch e/ou router). O dispositivo central recebe o sinal enviado pelo nó emissor enviando-o para todos os restantes nós da rede (caso do Hub). Este dispositivo funciona assim como um meio de interligação entre os diferentes nós da rede. Vantagens: na falha de um nó a rede continua a funcionar; fácil detecção de avarias; fácil modificação da configuração da rede. Desvantagens:maior comprimento de cabo; difícil expansão do número de nós; dependência do dispositivo central. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 9

10 Topologias de Redes Topologia em Anel (RING) Tal como na rede em barra, os nós estão conectados em cadeia. A diferença reside no facto de que nesta topologia o fim da rede encontra-se conectado ao início da mesma. Cada nó recebe/envia a informação através da utilização de um bloco (token). A token circula na rede de nó em nó numa sequência unidireccional, em circuito fechado. Só o nó que detém a token pode enviar dados. Todos os restantes nós têm de esperar a chegada da token. Desvantagens: dificuldade em estabelecer um protocolo uma vez que cada nó terá que assegurar a continuidade da informação e só depois enviar a sua própria informação. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 10

11 Tecnologias de Redes ETHERNET Trata-se de uma tecnologia de suporte a redes locais (LANs), em que os nós a interligar se encontram fisicamente próximos entre si. Neste caso, os nós podem estar a uma distância máxima de 100 metros do dispositivo central (topologia estrela) e de cerca de 500 metros numa topologia em bus. As taxas de transferência de dados associadas a esta tecnologia Ethernet são de 10 Mps e 100 Mbps actualmente, existindo a possibilidade de essa taxa poder chegar a 1 Gbps dependendo da infra-estrutura subjacente à rede. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 11

12 Tecnologias de Redes TOKEN RING A alternativa mais comum à tecnologia Ethernet é uma tecnologia desenvolvida pela IBM, designada por Token Ring. Enquanto que a Ethernet se baseia no facto de que só um nó pode emitir num determinado instante temporal para regular o mecanismo de transmissão de informação, a tecnologia de token ring implementa um mecanismo de acesso ordenado e restrito ao meio de transmissão de dados. Os nós são conectados numa configuração lógica em forma de anel. Estas redes transmitem dados com taxas de 4 ou 16 Mbps. FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Outra tecnologia baseada na topologia RING que opera através de um par de fibras ópticas e oferecendo velocidades de transmissão de 100 Mbps. ATM (Asynchronous Transfer Mode) Tecnologia utilizada para interligação entre LANs evlans permitindo débitos de transferência que podem ir até aos 622 Mbps (utilizando fibra óptica). FRAME RELAY: também utilizada para interligação entre LANs e VLANs. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 12

13 Hierarquia de Redes Qualquer computador conectado à Internet pertence a uma determinada rede, mesmo que se trate de um computador de um utilizador na sua própria casa. Por exemplo, um utilizador pode utilizar um modem para através de uma linha telefónica convencional se conectar ao seu ISP (Internet Service Provider) e assim se integrar na Internet. No trabalho, o seu computador pode ser parte integrante da rede local, estando esta ligada a qualquer outro ISP ou NAP (Network Access Point) através de, por exemplo, uma linha dedicada ATM. Internet = Rede de Redes Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 13

14 Ligações à Internet Hoje é possível a qualquer pessoa, e de modo muito fácil, conectar-se à Internet a partir de qualquer local, bastando para tal possuir uma ligação telefónica convencional ou digital (RDIS) ou ainda mesmo através de um operador que forneça acessos digitais por exemplo via satélite. Ligações via linha linha telefónica digital RDIS (comutada ou dedicada) Ligações via linha linha telefónica analógica (comutada ou dedicada) necessidade de codificação/descodificação A B Sinal digital Sinal analógico Sinal digital MODULAÇÃO Linha telefónica DESMODULAÇÃO Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 14

15 Os protocolos Diferentes topologias Diferentes arquitecturas Diferentes meios de transporte + Problemas Falha de comunicações Perda de informação Informação corrompida (ruído,...) Como controlar as comunicações??? Protocolos: regras de controlo das comunicações e da circulação de informação (packets). Necessidade de definição de diferentes níveis de controlo. Por exemplo, Se pretendo enviar mensagem de shutdown para todos os nós da rede, não será crítico caso a informação por algum motivo não chegue ao destinatário final. No entanto, se pretender efectuar uma reserva de bilhetes numa agência de viagens, tenho que ter confirmação da chegada e correcta recepção de informação à base de dados. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 15

16 Protocolos da Internet TCP/IP Grupo de principais protocolos utilizados na Internet. TCP Transmission Control Protocol Actua a nível do transporte dos packets garantindo a sua entrega e integridade. IP Internet Protocol Gere o encaminhamento dos packets, não garantindo no entanto a sequencialidade nem a sua chegada. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 16

17 Protocolos da Internet O conjunto engloba outros protocolos, cada um com uma função específica. Por exemplo, o PPP (Point-to-Point Protocol) é utilizado para as ligações à Internet através da linha telefónica. Pelas suas características os protocolos TCP e IP são vocacionados para gerir as comunicações entre LANs e VLANs, podendo no entanto ser utilizados em redes locais. NETBEUI Protocolo utilizado em redes microsoft, mas que serve exclusivamente para implementar redes locais (LAN). Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 17

18 Nomes e Endereços Endereço IP Como identificar univocamente os nós da rede? Qualquer nó é identificado na rede através de um endereço único designado por endereço IP (IP Address). Exemplo: O endereço é constituído por duas partes distintas: Network ID: (identifica a rede) Host ID: 137 (identifica o nó dentro da rede) Para tornar a sua leitura mais fácil para os humanos, os endereços IP são normalmente expressos como um conjunto de 4 números decimais separados por ponto. Contudo, os computadores comunicam em formato binário, ou seja, neste caso teríamos o seguinte endereço IP: Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 18

19 Nomes e Endereços Endereço IP Qual o objectivo da separação em grupos de quatro números? Os grupos são utilizados para criar classes de endereços IP, os quais podem ser atribuídos a uma determinada entidade, governo, organização, etc., de acordo com a dimensão da sua rede. Existem três classes principais de endereços: Classe A, Classe B e Classe C. A diferença entre estes três tipos de endereços está relacionada com o número de grupos utilizados para identificar a rede (Network ID). Classe A: utiliza o primeiro conjunto de 8 bits para identificação da rede; Classe B: utiliza os dois primeiros conjuntos de 8 bits para identificação da rede; Classe C: utiliza os primeiros três conjuntos de 8 bits para identificação da rede; Classe Network ID Número de Redes Número de Nós A 1 a B 128 a C 192 a Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 19

20 Nomes e Endereços Aquando do início da Internet o número de computadores conectados em rede era diminuto. Daí que era fácil a utilização do endereço IP para identificação de um dado nó na rede. No entanto, com o crescimento do número de computadores na Internet essa utilização deixou de ser viável. A primeira solução encontrada foi a utilização universal de um ficheiro de texto que efectuava o mapeamento entre endereço IP e um dado nome. Dado o elevado número de nós, foi necessário substituir este ficheiro por um sistema automático de indexação de um nome a um dado endereço IP. A esse sistema designou-se por DNS (Domain Name Server). Daí que quando pretendemos aceder ao site do sapo não tenhamos que saber o endereço IP do nó onde o mesmo se encontra, bastando simplesmente utilizar o nome Exercício Aceda ao site do sapo de duas formas distintas: utilizando o endereço textual e o endereço IP Poderá constatar que obtém exactamente a mesma informação em ambas as situações. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 20

21 Hierarquia de Endereços Os nomes atribuídos na Internet são constituídos de acordo com uma hierarquia. Por exemplo, Hierarquia de domínios e subdomínios ftp.microsoft.com 1º Nível: edu (educação), org (organização), com (comercial), gov (governamental), net (instituições), pt, uk, fr, au,... 2º Nível: microsoft, co, ucp, mit, yahoo, howstuffworks,... 3º Nível: bbc, crb, Host Name (nome do nó): www,ftp,... Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 21

22 DNS - Funcionamento A base de dados de nomes é gerida por uma entidade a nível internacional. No entanto, esta base de dados encontra-se distribuída por diferentes nós da rede Internet. Cada domínio é gerido por um (ou mais) servidores de DNS. Para saber qual o servidor de DNS e a configuração associada ao protocolo TCP/IP bastará utilizar o comando ipconfig /all (no caso do Windows 2000) ou winipcfg (no caso do Windows 95/98). O comando ping permite-lhe obter um endereço IP a partir de um nome e vice-versa. Exercícios: Utilizando o comando ping descobrir o endereço IP do nome e viceversa. Verifique o que acontece se utilizar o Internet explorer para aceder ao site Configuração dos servidores de DNS a utilizar nas ligações da Internet. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 22

23 Internet Aplicações e Serviços da Internet WWW (World Wide Web) (Electronic Mail) NewsGroups (Grupos de discussão) FTP (File Transfer Protocol) Telnet (acesso remoto a computadores) Comunicação Interactiva (grupos de conversação, videoconferência,...) Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 23

24 Internet WWW (World Wide Web) Como funciona? Browsers Internet Explorer Netscape Communicator Servers Internet Information Server (IIS) Apache ( ) Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 24

25 Internet WWW (World Wide Web) WEB Page: Um ficheiro de texto que contém, para além de palavras e frases de texto, um conjunto de comandos numa linguagem designada de HTML (HTML Tags). Estes comandos descrevem a forma como o texto deve ser visualizado quando o browser o envia para o ecrã. Entre outras coisas, os comandos (tags) indicam a fonte, a cor, o tipo de texto, a forma de output (colunas,...). <head> <title>ucp Centro Regional das Beiras - WebMail</title> </head> <body> <h1>webmail do Centro Regional das Beiras da UCP</h1> Por favor, escolha a interface: <h2><a href=" (interface velho)</h4> <h2><a href=" rc2/index.php">squirrelmail</a> <img src="/images/new.gif"></h4> </body> </html> Exemplo da web page correspondente ao endereço Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 25

26 Internet WWW (World Wide Web) HTML: HTML (Hyper Text Markup Language) é a linguagem de formatação utilizada para criare definir documentos na Web. Esta utiliza o conceito de hipertexto e hipermédia para a geração de documentos. Hipertexto: texto com ligações (links) para outros textos; Hipermédia: hipertexto alargado a documentos não textuais (imagens, sons, vídeos,...); Web Browser: Um browser, como o Netscape Communicator ou o Microsoft Internet Explorer, é o programa ou aplicação que permite o acesso às páginas Web através da Internet, interpretando o conjunto de tags HTML dentro do documento, e efectuando uma posteriormente visualização do referido documento no computador cliente. Web Server: Aplicação ou programa do lado do servidor de páginas que permite a disponibilização dos documentos na Internet. (IIS da Microsoft, Apache,...). Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 26

27 Internet WWW (World Wide Web) URL (Uniform Resource Locator): Mecanismo de endereçamento para localização de recursos na Internet. Formato de um endereço que permite localizar na Internet um determinado documento (em formato HTML). Protocolo :// nome.dominio / documento Um URL é formado por três partes distintas: O Protocolo de comunicação entre cliente e servidor ( http ); O nome do servidor onde se encontra o documento; O nome do documento (pode indicar o caminho onde o mesmo se encontra); Exemplo: http :// / bbsoft2 / bbhtm / mnupesq.htm HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Protocolo que rege a comunicação de documentos em formato hipermédia entre cliente e servidor. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 27

28 Internet WWW (World Wide Web) - Pesquisa Como pesquisar na Internet? Motores de Busca: A pesquisa é efectuada utilizando palavras e expressões relativas ao tema/assunto pretendido; Exemplos: (Para pesquisas optimizadas deverá procurar no help do próprio motor). Catálogos de Pesquisa: Neste caso a informação já se encontra catalogada por assuntos/temas. Exemplos: Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 28

29 Internet WWW A linguagem HTML Comandos (Tags) HTML Elemento que fornece a indicação ao browser sobre o modo de formatar o texto da página web. Cada um desses elementos é descrito por três partes distintas: Tag inicial Texto a formatar Tag final <tag> </tag> Exemplos: <title> Home Page do Centro Regional das Beiras </title> <center> Informações Gerais </center> <p> Exemplo da formatação de um parágrafo </p> Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 29

30 Internet WWW A linguagem HTML Estrutura de uma página em HTML Todas as páginas são constituídas pelo menos pelas seguintes tags: <html> <head> <title>... </title> </head> <body>... </body> </html> Duas secções: HEAD contém elementos que não são visualizados. BODY contém os elementos que são visualizados pelo browser. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 30

31 Internet WWW A linguagem HTML Secção HEAD Contém obrigatoriamente o título da página (<title> </title>) Outros elementos: - ficheiros de som que tocam no início; - definição de objectos a utilizar na secção BODY; - módulos de programação a utilizar na secção BODY (javascript,...); Secção BODY parágrafos, linhas, barras horizontais; ligações de hipermédia e hipertexto; formatação de texto (fonte, cor,...); imagens, vídeos e sons; listas, tabelas, frames; etc. Ver o ficheiro web-page-tags.pdf para referência ao conjunto de tags mais comuns do HTML e descrição da sua utilização. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 31

32 Internet WWW A linguagem HTML Como criar páginas em HTML? Exemplo: Utilizando a aplicação Notepad do Windows crie o ficheiro first.html com o seguinte conteúdo: Utilizando agora o browser (p. ex. Internet Explorer) visualize o ficheiro criado anteriormente. Deverá um output como o da figura ao lado. No entanto, existem outras ferramentas de edição de páginas em HTML como o Word, Execel, Microsoft FrontPage, etc. Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 32

33 Internet FTP File Transfer Protocol O protocolo FTP regula a transferência de ficheiros entre computadores na Internet. Neste caso, para aceder aos ficheiros de um outro computador torna-se necessário possuir uma conta de acesso no mesmo (username e password). No entanto, para permitir o livre acesso a repositórios de ficheiros, são disponibilizadas normalmente contas de acesso anónimo (FTP Anonymous). Exemplo: ftp.microsoft.com Username: anonymous Password: endereço de Para aceder aos ficheiros em servidores através de FTP existem duas alternativas: - Utilizando um Cliente de FTP, ou - Utilizando um browser de www (neste caso só é possível o acesso anónimo) (por exemplo, experimente o seguinte URL no Internet Explorer: ftp.microsoft.com) Cliente (Local) Comandos FTP Dados Servidor (Remoto) Paulo Ribeiro - Educação Especial e Inspecção em Educação 33