Informática. Prof. Macêdo Firmino. Redes de Computadores. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

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1 Informática Prof. Macêdo Firmino Redes de Computadores Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

2 Sistema Computacional Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

3 O que é Redes de Computadores? É a infra-estrutura de hardware e software usada para transferir informação entre dois ou mais computadores e seus recursos. Estas entidades podem ser: computadores, impressoras, câmeras, telefones celulares, televisões ou qualquer dispositivo que tenha a capacidade de processamento de dados; Esta infra-estrutura proporciona a transmissão de dados, voz, imagem e vídeo. A interconexão pode ser feita através de qualquer meio físico que possa transmitir informação: Cabeamento de cobre; Fibras ótica; Microondas; Links de satélite, etc. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

4 Comunicação de Dados é a troca de informações entre dois ou mais dispositivos através de algum meio de comunicação, por exemplo, um par de fios. Um sistema de comunicação é composto de cinco elementos: Mensagem: é a informação a ser transmitida; Transmissor: é o dispositivo que envia a mensagem; Receptor: é o dispositivo que recebe a mensagem; Meio: é o caminho físico por onde viaja a mensagem; Protocolo: é um conjunto de regras que governa a comunicação de dados. Protocolo Passo 1: Passo 2: Passo 3... Protocolo Passo 1: Passo 2: Passo 3... Mensagem Meio Transmissor Receptor Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

5 Mensagem Introdução a Rede de Computadores Um computador produz sinais digitais, que são simplesmente a presença ou ausência de um pulso eleétrico. Alguns meios de transmissão aceitam transmissão digital. Entretanto, a maioria das linhas telefônicas foi originalmente construídas para transmitir voz (analógico). Desta forma, temos dois tipos de transmissão: Analógico: possuem um número infinito de valores distribuídos numa faixa (contínuos), por exemplo os números inteiros. Digital: possuem apenas um número limitado de valores (discretos), por exemplo 1 e 0; Valor Valor Tempo Tempo Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

6 Modens O sinal digital do computador deve ser convertido para a forma analógica para ser transmitido por meio de linhas analógicas. Os modens: abreviação de modulador/demodulador, converte sinal digital em analógico (modulação) e vice-versa (demodulação). A localização dos modens pode ser: Externo: separado do computador. Interno: inserido no computador: Os tipos de modem: DSL: usa circuitos eletrônicos avançados para enviar dados por meio da linha telefônica convencional. Celulares: transmitem dados por meio do sistema de telefonia celular. a Cabo: usa a rede de TV a cabo coaxial para enviar. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

7 Modulação de Sinais Digitais (Portadora) Em uma transmissão analógica, o dispositivo transmissor produz um sinal de alta freqüência (chamado de portadora) que funciona como suporte para o sinal de informação; A informação digital modulada modifica uma ou mais características (amplitude, freqüência ou fase) da freqüência portadora; O dispositivo receptor é sintonizado na freqüência da portadora que ele espera receber a transmissão. Rede Analógica Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

8 Modos de Transmissão A transmissão entre o transmissor e o receptor poderá ocorrer: Serial; Paralela; Assíncrona; Sincrona; Simplex; Half-duplex; Full-duplex; Ponto a Ponto; Multiponto. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

9 Modos de Transmissão A transmissão dos dados pode ser: Paralela: Os dados são agrupados em um conjunto de n bits. Este conjunto de bits são enviados e recebido a cada instante de tempo. Para isso é utilizado n meios físicos. Serial: somente 1 bit é enviado a cada instante de tempo. Sendo necessário apenas 1 canal de comunicação para transportá-lo. 1 Transmissor Receptor Transmissor Receptor Transmissão Paralela Transmissão Serial Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

10 Modos de Transmissão A transmissão serial ocorre de dois modos: Assíncrona: o processo inicia-se com 1 start bit. Em seguida, vem um conjunto de bits, e finaliza com um 1 ou mais stop bits. Pode ocorrer um período de repouso entre a transmissão dos bits; Síncrona: enviamos bits um após o outro sem start/stop bits ou intervalo de repouso. O receptor é responsável pelo agrupamento e pela interpretação dos bits recebidos. Stop bit Start bit Transmissor Receptor Transmissor Receptor Transmissão Assíncrona Transmissão Síncrona Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

11 Modos de Transmissão Direção dos dados Simplex: a comunicação é unidirecional. Somente um dos dispositivos é capaz de transmitir. Half-Duplex: cada estação pode transmitir e receber, mas nunca ao mesmo tempo. Full- Duplex: ambas estações podem transmitir e receber dados simultaneamente. Simplex Transmissor Receptor Direção dos dados em T1 Direção dos dados em T2 Half-Duplex Transmissor/Receptor Transmissor/Receptor Direção dos dados num tempo qualquer Full-Duplex Transmissor/Receptor Transmissor/Receptor Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

12 Modos de Transmissão Ponto a Ponto: é uma enlace dedicado entre dois dispositivos. Toda a capacidade do canal é reservada para a transmissão entre os dois; Multiponto: é aquela na qual mais de dois dispositivos compartilham o mesmo enlace. A capacidade do canal é compartilhada. Ponto a Ponto Multiponto Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

13 Topologias Físicas Introdução a Rede de Computadores É a maneira pela qual uma rede é organizada fisicamente. Dois ou mais dispositivos se conectam a um canal, formando uma topologia. A topologia é uma representação geométrica da relação de todos os enlaces (canais) e dos dispositivos; Existem quatro topologias básicas: Barramento; Estrela; Anel; Malha. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

14 Topologia - Barramento É uma topologia multiponto onde todos os componentes da rede são conectados a um único cabo, chamado de backbone; Esta topologia foi uma das primeiras topologias adotadas no projeto das primeiras redes locais; Vantanges: Fácil de instalar; Utiliza uma quantidade menor de cabos quando comparada a outras topologias. Desvantagens: Limitada pela distância e pelo número de equipamentos; Se o cabo for danificado todos os clientes perdem a conexão; Terminador Transceptores Transceptores Terminador Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

15 Topologia - Estrela Todos os componentes são conectados dedicadamente (exclusivo, ponto a ponto) a um dispositivo controlador no centro da estrutura. Este concentrador é geralmente um switch ou hub; Os dispositivos não são ligados diretamente entre si. Se um dispositivo desejar enviar dados a outro, primeiramente envia os dados para o concentrador que, por sua vez, replica os dados para o dispositivo de destino; Esta topologia é usada em redes locais (LANs). Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

16 Topologia - Estrela Vantanges: Fácil de instalar e reconfigurar; Robustez da topologia: se um enlace falhar apenas ele é afetado, todos os demais permanecerão ativos. Desta forma, facilita a identificação das falhas; Desvantanges: Dependência de toda a topologia em um único ponto. Se ele sair de operação toda a rede pára. Necessita de uma quantidade maior de cabos quando comparado as topologias barramento e anel. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

17 Topologia - Anel Cada dispositivo possui uma conexão ponto a ponto (dedicada) somente com os dois dispositivos mais próximos dele (conectados de cada lado); Um sinal é transmitido ao longo do anel numa única direção, de um dispositivo a outro, até alcançar o destino. Quando um dispositivo do anel recebe um sinal endereçado a outro dispositivo, ele regenera o sinal de dados e o transmite adiante de forma unidirecional; Utilizado em fibras ópticas e cabo coaxial; Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

18 Topologia - Anel Introdução a Rede de Computadores Vantanges: Fácil de instalar e reconfigurar. Pois, cada dispositivo é ligado apenas aos seus vizinhos imediatos; Desvantanges: Com um anel simples, uma queda do enlace pode desabilitar toda a rede. Essa fragilidade pode ser resolvida utilizando um anel duplo. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

19 Topologia - Malha Introdução a Rede de Computadores Nesta topologia cada dispositivos possui um enlace dedicado com cada um dos demais dispositivos da rede; Vantanges: É a topologia mais robustas com relação a falhas, se um enlace se torna inutilizável, ele não afeta o sistema como um todo; Facilitam na identificação de falhas; O tráfego pode ser direcionado de forma a evitar links com problemas; Segurança da informação: a informação passa do transmissor direto para o receptor; Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

20 Topologia - Malha Introdução a Rede de Computadores Desvantanges: Custo elevado de instalação devido a grande quantidade de cabeameto e portas de comunicação: cada dispositivo precisa ter (n 1) portas de comunicação a serem conectadas às demais (n 1) estações. Além disso, para ligar todos os dispositivos precisamos de n(n 1) 2 enlaces; Complexidade da instalação e configuração. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

21 Classificação das redes Rede Local (LAN): é administrada privativamente e os enlaces entre dispositivos estão localizados dentro de uma sala, escritório, edifício ou campus. Redes Metropolitanas (MAN): normalmente ela é projetada para abrangir uma cidade. Pode ser constituída de uma única rede ou pode conectar várias LANs. Um exemplo são redes de provedores de Internet em uma cidade; Redes Geograficamente Distribuídas (WAN): abrange grandes distâncias geográficas podendo compreender um país, um continente ou até mesmo todo o mundo. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

22 Componentes de uma LAN Os principais componentes de uma LAN são: Interfaces de rede (placa de rede): conecta cada computador à rede, manipula o envio, o recebimento e a verificação de erros dos dados transmitidos. Cabos de rede: constitui uma maneira de conectar a placa de rede à rede, propriamente dita, cabeado. Podem ser fios de par trançado, cabos coaxiais ou cabos de fibra óptica. Em redes Wireless (sem fio) o cabo não se faz necessário. Roteador: possibilita a conexão de redes. Ele dirige o tráfego das comunicações, se o tráfego da rede ficar congestionado, o roteador pode redirecionar o tráfego para outra rota, por exemplo. Gateway: permite a um computador comunicar-se com um computador em outra redes, repassando a informação. O gateway pode ser o próprio roteador da rede. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

23 Cabo Par Trançado Cabo Par Trançado Um par trançado consiste de um par de fios de cobre encapados. Os fios são enrolados de forma helicoidal. Um dos fios do par funciona como suporte de transporte dos sinais entre o transmissor e receptor, enquanto que o outro funciona como referência. O receptor baseia-se na diferença de potencial entre os dois níveis de tensão nos fios para interpretar a informação recebida. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

24 Cabo Par Trançado Cabo Par Trançado Os sinais enviados do transmissor ao receptor podem estar sujeitos a interferências eletromagnéticas, criando um sinal indesejável. O receptor opera somente olhando a diferença entre os sinais recebidos do par. Como o par de fios é afetado igualmente, o receptor ficará imune a interferência, porque a diferença no par de fios produzirá o cancelamento dos sinais indesejados. O efeito trançado aumenta a probabilidade de ambos os fios sejam igualmente afetados pela interferência externa. Deste modo, quanto mais tranças tiver um cabo, maior é a qualidade deste cabo. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

25 Cabo Par Trançado Cabo Par Trançado Os tipos de cabo par trançado são: Par trançado sem blindagem (UTP - Unshielded Twistead-Pair): é o cabo mais popular no uso das redes de computadores. Par trançado blindado (STP - Shielded Twistead-Pair): este cabo tem uma blindagem eletromagnética metálica ou revestimento em malha de cobre em cada par de fios isolados do cabo. Embora a blindagem melhore a qualidade do cabo, o cabo se torna mais caro e mais volumoso. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

26 Cabo Par Trançado Cabo Par Trançado Os cabos UTP são classificados em sete categorias: Categoria Largura de Banda Taxa de Transmissão Tipo de Sinal Aplicação 1 muito baixa < 100Kbps A Telefone 2 < 2MHz 2Mbps A/D Telefone/Dados 3 16MHz 10Mbps D LANs 4 20MHz 20Mbps D LANs 5 100MHz 100Mbps D LANs 6 200MHz 200Mbps D LANs 7 600MHz 600Mbps D LANs onde; A = Analógico e D = Digital. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

27 Cabo Par Trançado Introdução a Rede de Computadores Cabo Par Trançado O conector UTP mais comum é o RJ-45. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

28 Cabo Coaxial Cabo Coaxial O cabo coaxial consiste: Um núcleo com um fio de cobre:responsável por carregar o sinal; Um material isolante entre o núcleo e condutor externo; Um condutor externo ciĺındrico: geralmente uma malha sólida entrelaçada, que serve de blindagem (proteção contra ruídos) para o condutor interno. Um cobertura plástica externa. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

29 Cabo Coaxial Cabo Coaxial O cabo coaxial oferece uma melhor imunidade ao ruído, que os par trançado, devido a sua blindagem. Desta forma, o cabo coaxial podem transmitir altas taxas de dados por distâncias relativamente longas sem a necessidade de regeneração do sinal; Por outro lado, o seu custo é maior e sua instalação não é tão simples; Os cabos coaxiais são utilizados nas redes telefônicas, TV a cabo e em redes de computadores. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

30 Cabo Coaxial Cabo Coaxial Em redes de computadores é utilizado dois tipos de cabo coaxial: Cabo coaxial grosso (especificação RG-213): transmitindo dados numa velocidade de até 150 Mbps a uma distância de até 500 m. A interface 10Base5 utiliza este tipo de cabeamento. O cabo coaxial grosso também são muito utilizados em circuitos internos de TV. Cabo coaxial fino (especificação RG-58): permite a transmissão de dados à velocidade de 50 Mbps a uma distância máxima de 185 m. Este tipo de cabo obedece ao padrão 10Base2, sendo utilizado em redes padrão Ethernet. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

31 Cabo Coaxial Introdução a Rede de Computadores Cabo Coaxial O tipo mais comum de conector utilizado atualmente é o BNC. A família BNC é composta pelos elementos seguintes: Conector de cabo BNC : é colocado (geralmente soldado) na extremidade do cabo; Conector BNC em T: liga a placa rede dos computadores ao cabo da rede; Terminação BNC : está colocado em cada extremidade do cabo de uma rede em barramento para absorver os sinais eletroestáticos. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

32 Fibra Óptica Fibra Óptica Um fibra óptica é feita de vidro ou plástico e utiliza luz para a transmissão de dados, ao contrário de par trançado e do cabo coaxial, que transmitem sinais elétricos; Um sistema de transmissão óptica tem três componentes: a fonte de luz, meio de transmissão e o detector. O transmissor recebe um sinal elétrico, converte o sinal e o transmite por pulsos de luz. O detector gera um sinal elétrico quando entra em contato com a luz, recuperando a informação. Normalmente, a presença de luz indica o bit 1 e a ausência de luz representa o bit 0. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

33 Fibra Óptica Fibra Óptica A fibra óptica oferece uma enorme capacidade de transmissão. Além disso, a fibra é imune a ruídos eletromagnéticos. O problema da atenuação tem um efeito bem menor que em outros meios, permitindo maiores distâncias; Porém, a seus componentes e instalação ainda é cara. É mais difícil de de reparar caso haja rompimento no cabo. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

34 Fibra Óptica Fibra Óptica Para que a luz possa ser enviada pela fibra sem que haja dispersão, utiliza-se um princípio da óptica chamado de refração. A refração é a passagem da luz por meios com diferentes índices de refração. A refração modifica a velocidade da luz e normalemente a sua direção (dependendo do ângulo de incidência). Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

35 Fibra Óptica Introdução a Rede de Computadores Fibra Óptica A intensidade da refração depende das propriedade dos dois meios físicos (índices de refração). Para ângulos de incidência que ultrapassam um certo valor crítico, a luz é refletida. Desta forma, um raio de luz incidente no ângulo crítico ou acima dele é interceptado no interior da fibra e pode se propagar por muitos quilômetros. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

36 Fibra Óptica Fibra Óptica A fibra óptica é formada por: Um núcleo de vidro (ou plástico): onde a luz é guiada, aplicando a angulação correta; O núcleo e envolvido por um revestimento (por exemplo, plástico) com índice de refração menor que o núcleo. A diferença de densidade deve ser tal que um feixe de luz movendo-se através do núcleo seja refletido de volta pela casca em vez de sofrer refração. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

37 Fibra Óptica Fibra Óptica Jaqueta:cobertura externa de plástico; Fios de Kevlar: para dar resistência ao cabo; Cobertura plástica externa: serve para proteção. Obs.: O Kevlar é o material utilizado na fabricação de roupas à prova de balas. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

38 Fibra Óptica Introdução a Rede de Computadores Fibra Óptica Tipos de fibra óptica: Multimodo: são fibras que possuem vários modos de propagação, o que faz com que os raios de luz percorram por diversos caminhos o interior da fibra; Monomodo: as fibras monomodo possuem um único modo de propagação. Estas fibras possuem um diâmetro e densidade menor do que as multimodo. Por possuírem suas dimensões mais reduzidas, as fibras monomodais têm a fabricação mais complexa e consequentimente são mais caras. Contudo, estas fibras apresentam atenuação mais baixa, permitindo transmissão de longas distâncias e uma maior capacidade de transmissão. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

39 Fibra Óptica Fibra Óptica As fibras ópticas são definidas pela razão entre o diâmetro do núcleo e o diâmetro da casca. As dimensões são expressas em micrômetros. Tipo Núcleo (µm) Casca Modo 50/ multimodo 62,5/125 65,5 125 multimodo 100/ multimodo 7/ monomodo Obs.: O diâmetro de um fio de cabelo é aproximadamente 60µm. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

40 Fibra Introdução a Rede de Computadores Óptica - Conectores Fibra Óptica Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41

41 Fibra Óptica Questões 1. Para que serve os meios de transmissão? Dê exemplos de meios e transmissão com fio. 2. Compare o par trançado, fibra óptica e cabo coaxial, apresentando as vantagens e desvantagens. 3. Quais são os principais conectores do par trançado, cabo coaxial e fibra óptica. Macêdo Firmino (IFRN) Informática Novembro de / 41