Projeto de Redes de Computadores - Introdução. Elementos básicos em uma comunicação de dados:

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1 Projeto de Redes de Computadores - Introdução Elementos básicos em uma comunicação de dados: Transmissor Codificador (os 2 últimos: fonte da informação) Meio físico de transmissão Decodificador Receptor (os 2 últimos: receptor da informação) Mensagem Todos os direitos reservados 1

2 Projeto de Redes de Computadores - Introdução Diferentes aplicações em comunicação de dados Distribuição de dados (Data Distribution): computador enviando a pontos remotos, resultados de processamento ou qualquer outro tipo de informação de interesse entre os pontos destino. Ex: transmissão de Brasília aos demais estados da federação Coleta de dados (Data Collection): Requer, em cada estação remota, um terminal inteligente (Workstation). Durante um período são executadas operações off-line. Ao fim do período, cada terminal envia seu relatório de movimento ao computador central. Há, apenas, circulação de dados. Todos os direitos reservados 2

3 Projeto de Redes de Computadores - Introdução Continuação: Entrada de dados (Data Entry): operação que se gravam, remotamente, as informações que serão processadas mais tarde. O termo remotamente pode relacionar-se à distância ou ao tempo. Emprega dois sitemas: um para entrada de dados e o outro para o processamento. Terminal deve ser obrigatoriamente inteligente. Operação conversacional ou em demanda: usuário interage diretamente com o computador, valendo-se de um terminal de vídeo-teclado. Todos os direitos reservados 3

4 Projeto de Redes de Computadores - Introdução Meios físicos de transmissão Par trançado UTP e STP Linhas abertas: linhas aéreas sem isolamento Linhas de alta tensão (empresas de telecomunicações) Cabo coaxial Fibra ótica Guias de ondas (microondas) Enlace Rádio Todos os direitos reservados 4

5 Projeto de Redes de Computadores - Introdução Tipos de sinais Analógico: varia entre valores limites, de forma contínua (onda senoidal) Digital: Valores discretos e em forma bipolar (onda quadrada) Todos os direitos reservados 5

6 Projeto de Redes de Computadores - Introdução Transmissão digital: Emprega linhas diretas (direct connect) normalmente a pequenas distâncias (300 metros entre emissor e receptor). Exceção: fibra ótica. Transmissão análógica: Informações enviadas sob a forma de quantidades continuamente variadas. Exige a presença de um modulador e de um demodulador. Todos os direitos reservados 6

7 Projeto de Redes de Computadores - Introdução Modos de transmissão: Simplex: transmissão em um único sentido Half-duplex: transmite nos 2 sentidos, mas somente alternadamente. Full-duplex ou duplex: tranmissão simultânea, nos 2 sentidos. Todos os direitos reservados 7

8 Projeto de Redes de Computadores - Introdução Transmissão assíncrona: feita caractere a caractere. Cada caractere é antecedido por um sinal de start e sucedido por um stop. É utilizado em comunicações de baixa velocidade. Transmissão síncrona: feita por blocos de caracteres. São inseridos apenas caracteres de sincronismo para cada bloco. Permite velocidades maiores. Transmissão controlada por um relógio, em nível de bit, sincronizando os dados bit a bit. Todos os direitos reservados 8

9 Projeto de Redes de Computadores - Introdução Velocidade de transmissão Bps: número de bits transmitidos a cada segundo. Usualmente empregado para exprimir a taxa de transmissão da informação Baud. Mede o número de vezes que a condição da linha se altera por segundo. Usualmente empregado para exprimir a taxa de transmissão do sinal. Todos os direitos reservados 9

10 Projeto de Redes de Computadores Tipos de Redes LAN - Conjunto de microcomputadores e periféricos interligados em espaço restrito, a ponto de dispensar o uso de modems MAN Redes Metropolitanas WAN Redes Geograficamente Distribuídas Todos os direitos reservados 10

11 Projeto de Redes de Computadores Arquitetura de uma rede conjunto de elementos em que ela se sustenta, tanto no hardware, quanto no software. Essa arquitetura é que lhe permite o estabelecimento de comunicação com outra rede ou equipamento. São dois os modelos de arquiteturas mais difundidas: OSI (Open System Interconetion) SNA (System Network Architecture). Modelo anterior ao OSI; pela IBM. Todos os direitos reservados 11

12 Projeto de Redes de Computadores Quanto a arquitetura, há quem identifique a rede em relação ao serviço reservado para as suas estações. Cliente-cliente ou ponto-a-ponto (Windows 9x e superiores que não sejam servers) Cliente-servidor dedicado (Novell 4.1 ou >) Cliente-servidor não dedicado (NT ou superior, Linux, Unix) Todos os direitos reservados 12

13 Projeto de Redes de Computadores Topologias arranjo lógico e físico com que se estabelecem as redes. Topologia física: como ela se apresenta instalada no espaço a ser coberto, aos olhos do observador Topologia lógica: como as estações irão se comunicar entre si, fazendo o fluxo das mensagens. Todos os direitos reservados 13

14 Projeto de Redes de Computadores Topologias físicas: tipos Baramento: servidores e estações ligam-se a um cabo único e comum. Quando uma estação lança um sinal na rede, ele a percorre em ambas as direções, atingindo igualmente a todos os nós NÓ NÓ NÓ NÓ Todos os direitos reservados 14

15 Projeto de Redes de Computadores Vantagens da topologia em barramento Pouco cabo; layout simples; baixo custo de instalação e modificação Desvantagens Dificil detecção de falhas; baixa segurança; alta taxa de colisão (não utilizada mais) Topologia Anel: os nós vão se ligando uns aos outros, formando um anel. O cabo não tem início nem fim; cada estação funciona como repetidor e regenerador do sinal. Os dados percorrem o anel em sentido único. Todos os direitos reservados 15

16 Projeto de Redes de Computadores Topologia em anel: arranjo físico NÓ NÓ Fonte de Alimentação Estação Monitora NÓ NÓ Fonte de Alimentação Vantagens: baixo consumo de cabo; maiores distâncias, devido a regeneração de sinal. Desvantagens: falhando um nó, toda a rede pára, salvo redes com duplo anel; diagnóstico difícil de falhas; difícil acrescentar novos nós; alto custo geral. Todos os direitos reservados 16

17 Projeto de Redes de Computadores Estrela: dispositivo central (nó central) ao qual as estações e servidores se conectam. Vantagens: facilidade de manutenção; facilidade de identificação de problemas. Desvantagens: necessidade de maior quantidade de cabos; paralisação total em caso de falha no nó central NÓ NÓ NÓ NÓ NÓ CENTRAL Todos os direitos reservados 17 NÓ

18 Projeto de Redes de Computadores Órgãos padronizadores IETF (Internet Engeneering Task Force) IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers): Maior organização profissional do planeta. Desenvolve os padrões RFCs e IEEE 802.x, por exemplo. A ISO (Institute of Standard Organization) toma esses trabalhos como base para seus próprios padrões. EIA/TIA (Electronics Industries Association/Telecommunication Industries Association) ITU (International Telecommunication Union) define padrões para comunicações analógicas e digitais Todos os direitos reservados 18

19 Projeto de Redes de Computadores Arquitetura de Protocolos (OSI da ISO) O objetivo de uma estrutura de protocolo em níveis é delimitar e isolar funções de comunicações a camadas. Os dados transferidos em uma comunicação de um dado nível não são enviados diretamente (horizontalmente) ao processo do mesmo nível em outra estação, mas descem verticalmente através de cada nível adjacente da máquina transmissora até o nível físico (onde na realidade há a única comunicação horizontal entre máquinas), para depois subir verticalmente através de cada nível adjacente da máquina receptora até o nível de destino. Todos os direitos reservados 19

20 Projeto de Redes de Computadores A arquitetura da rede é formada por níveis, interfaces e protocolos. Meio físico Obs: RM-OSI => Felipe Denis Reference M. de Oliveira - Model - Open Todos os direitos reservados System Interconective 20

21 Projeto de Redes de Computadores Camadas do modelo OSI (Continuação) Rodar Programas Conversão de Formatos Início, controle e fechamento das seções Fim-a-fim (sair->chegar) Comunicação e Comutação Enlaçe físico e acesso ao meio Fluxo de bits não-estruturado Todos os direitos reservados 21

22 Projeto de Redes de Computadores Protocolos de Rede Conjunto de regras ou normas que estabelece como iniciar, desenvolver e encerrar uma conexão entre computadores. TCP/IP (Transmition Control Protocol/Internet Protocol). Atualmente, o mais preferido, inclusive na comunicação interna, apesar de ter sido originalmente empregado na Internet. Endereços internos: e Camadas TCP/IP na arquitetura OSI da ISO: 5 Aplicação 4 Transporte 3 Rede 2 Enlace 1 Todos os direitos Física reservados 22

23 Projeto de Redes de Computadores Protocolos de Rede (continuação) IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Protocol) conjunto de protocolos básicos empregados no sistema operacional da Novell. NetBEUI (NetBIOS Network Basic Input/Output System Extended User Interface). Evolução pela Microsoft do protocolo NetBIOS da IBM. Todos os direitos reservados 23

24 Projeto de Redes de Computadores Componentes essenciais das redes Placas de rede Hubs passivos ou ativos(concentradores) utilizados em redes fisicamente estrela, com o cabeamento 10 baset. Repetidores regeneram o sinal em cabos muito longos. Atualmente presente nos Hubs ativos. Switches dispositivo comutador utilizado para segmentar redes locais em diferentes grupos físicos, garantindo a distribuição da banda entre os diversos domínios de competência. Ex: segmentação física entre as áreas administrativa, financeira e técnica de uma empresa. Todos os direitos reservados 24

25 Projeto de Redes de Computadores Componentes essenciais das redes (cont) Pontes (bridges) podem interligar diferentes topologias lógicas e físicas, funcionando como tradutores entre essas redes. Roteadores (Routers) orienta o tráfego dos pacotes de dados, de modo a assegurar que cheguem ao destino correto através do caminho mais conveniente. Usado essencialmente em serviços de Internet Gateway (portais) - têm processador e memória próprios, podendo fazer a conversão de protocolo e de larguração de banda. Utilizados em grandes empresas, onde haja mais de um tipo de rede local e/ou visando a ligação da empresa com ambientes de outras tecnologias. Todos os direitos reservados 25

27 Projeto de Redes de Computadores Segurança nas redes Firewall controla a forma como as mensagens devem entrar e sair da rede, utilizando filtros lógicos e/ou físicos para tal Proxy Máquina específica que abriga os programas dos serviços de filtragem e intermediação. É, também, o servidor Internet. Senhas de acesso Cópias de segurança UPS ( No-break ) Mais a frente, discutiremos longamente sobre segurança da informação Todos os direitos reservados 27

28 Projeto de Redes de Computadores Cabeamento Estruturado Canais de comunicação (meio físico) Cabo Coaxial formado por um núcleo interno metálico, envolto em uma camada isolante, outro condutor externo que envolve a camada isolante e, finalmente, um envoltório externo. Par trançado cabo formado por pares de fios de metal isolados e trançados um sobre o outro, segundo regras muito rígidas e bem estabelecidas. Se subdivide em STP e UTP Todos os direitos reservados 28

29 Projeto de Redes de Computadores Cabeamento Estruturado Canais de comunicação (meio físico) cont. Fibra ótica duto de vidro de alto grau de pureza, onde as informações são transmitidas na forma de pulsos de luz, não existindo, portanto, impulsos elétricos. Os pulsos de luz podem ser gerados ou por LED ou laser. O potencial de transmissão supera 1 trilhão de bps. Canais atmosféricos ondas eletromagnéticas difundidas na atmosfera. Todos os direitos reservados 29

30 Projeto de Redes de Computadores Cabeamento Estruturado. Quadro Comparativo dos Meios de Transmissão Características / Meio Par Trançado Cabo Coaxial Base Band Cabo Coaxial BroadBand Fibra Ótica Tipo de Sinalização Digital Digital Analógica Transmissão de luz Disponibilidade de Componentes Alta disponibilidade Limitada Alta disponibilidade Bastante limitada Custo de Componente Mais baixo de todos Baixo Médio Alto Complexidade de Interconexão Mais baixo de todos Baixa Média Alta Facilidades para Ligação Multiponto Baixa Média (100 s nós) Alta (1000 s nós) muito Baixa Topologias Adequadas Todas Todas Barra Estrela e Anel Números de Nós (típico em ligação multiponto) 10 s 10 s a 100 s 100 s / canal 2 (ponto a ponto) Relação Sinal/Ruído Baixa Média Média Alta Distância Máxima de Transmissão/Velocidade Típica Poucas centenas de metros 1Mbps 1,0 Km 10 Mbps 10 s de Km 20 Mbps 10 s de Km 10 Mbps Todos os direitos reservados 30

31 Projeto de Redes de Computadores Cabeamento Estruturado Padrões de cabeamento Categoria 3: Transmissões até 10 Mbps. Certificado até 16 Mhz Categoria 4: transmissões até 16 Mps. Certificado até 20 Mhz Categoria 5: transmissões iguais ou superiores 100 Mbps. Certificado até 100 Mhz. Todos os direitos reservados 31

32 Projeto de Redes de Computadores Cabeamento Estruturado Padrões para os níveis físico e de enlace em LANs Padrão ANSI/IEEE (ISSO ) CSMA/CD padrão para redes em barra (ethernet) utilizando o Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), método não determinístico. O padrão provê a especificação necessária para redes em banda básica operando em 1 a 10 Mbps, e para redes em banda larga entre 10 a 100 Mbps Especificação 10 base5 (barramento com indutor externo) Especificação 10 base2 (barramento com indutor interno) Especificação 10 broad36 (CATV) Especificação 10/100 baset (par trançado STP ou UTP) Todos os direitos reservados 32

33 Projeto de Redes de Computadores Cabeamento Estruturado Padrões para os níveis físico e de enlace em LANs (continuação) Padrão IEEE (ISO ) Token Ring padrão para redes em anel utilizando passagem de permissão (token) como método de acesso. O padrão provê a especificação necessária para redes em baseband, operando a 4 Mbps ou 16 Mbps, utilizando o par trançado como meio de transmissão. Padrão IEEE (ISO ) Token Bus padrão para redes em barra com sinalização em banda larga utilizando a passagem de permissão (token) como método de acesso. Utiliza o método determinístico. Padrão IEEE x Wireless Lan define o padrão das redes sem fio será estudado mais a frente Todos os direitos reservados 33

34 Projeto de Redes de Computadores Cabeamento Estruturado Caracterização da rede fundamental pois, à partir dessa definição todos os outros elementos componentes do projeto serão determinados. Rede Ethernet rede física de âmbito local que utiliza o CSMA/CD como protocolo de enlace de dados. Topologia lógica de barramento e utiliza cabeamento 10 base2 e 10/100 baset. Todos os direitos reservados 34