Módulo 2 Fundamentos de Redes

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1 CCNA 1 Conceitos Básicos de Redes Módulo 2 Fundamentos de Redes Terminologia das Redes

2 Evolução das Redes Sneakernet Partilha de dados através de disquetes. Cada vez que um arquivo era modificado, tinha de ser novamente distribuído. Torna-se difícil a gestão de versões. Pouco eficiente. Evolução das Redes Redes Locais (LAN Local Area Network) Foram criadas normas para redes que permitiam a interligação de computadores. Permitiu que o equipamento de rede de vários fabricantes fosse compatível. Permite a interligação de meios informáticos (computadores, impressoras, etc.). Distâncias relativamente curtas. Cada Rede Local pode ser vista como uma ilha. À medida que as necessidades de comunicação subiam tornou-se óbvio que as Redes Locais não eram suficientes.

3 Evolução das Redes Redes Metropolitanas e Redes Globais Redes Metropolitanas (MAN Metropolitan Area Network) interligam Redes Locais ao nível de uma cidade Redes Globais (WAN Wide Area Network) interligam Redes Locais a uma escala planetária. Evolução das Redes Exemplos de Redes de Dados

4 História das Redes Anos 40 Os computadores eram dispositivos electromecânicos A invenção do transístor permitiu a construção de computadores mais pequenos e fiáveis. Anos 50 Os grandes computadores centrais (1) utilizavam cartões perfurados. Final dos anos 50 invenção do Circuito Integrado que permite a integração de milhões de transistores numa única pastilha de silício. Anos 60 Eram utilizados mainframes com terminais. Anos 70 Apareceram os minicomputadores A Apple apresenta o microcomputador ou computador pessoal A IBM lança o PC. História das Redes Anos 80 Comunicação ponto-a-ponto ou dial-up através de modems. Ligação a BBS (Bulletin Boards). Os computadores das BBS precisavam de um modem para cada ligação. A partir dos anos 60 o Departamento de Defesa americano (DoD) desenvolve por razões militares e científicas Redes Globais (WANs). Esta tecnologia é diferente da comunicação ponto-aponto usada nas BBS. Permite que vários computadores se Interligassem usando vários caminhos diferentes. A própria rede determina o modo como a informação é enviada de um computador para outro. Vários computadores podem ser ligados utilizando-se a mesma ligação. A WAN do DoD tornou-se naquilo que é actualmente a Internet.

5 Dispositivos de Rede Dispositivos para o utilizador final Dispositivos de Rede Símbolos dos dispositivos de rede

6 Dispositivos de Rede Repetidor Bridge Switch Router Topologias de Redes A Topologia de uma Rede descreve: a estrutura da Rede; o layout físico da cablagem (topologia física); como o meio de transmissão é acedido pelos dispositivos (topologia lógica). Topologias físicas mais comuns

7 Topologias físicas Topologia em Bus Utiliza um único cabo Utiliza um único cabo terminado em ambas as extremidades. Todos os dispositivos de rede são ligados directamente ao cabo. Topologias físicas Outras topologias em Bus!!!

8 Topologias físicas Topologia em Estrela (star) Todos os dispositivos estão ligados a um ponto central de concentração. O concentrador pode ser: Hub Switch Topologias físicas Topologia em Anel (ring) Os dispositivos estão ligados de modo a formarem um anel.

9 Topologias físicas Topologia em Estrela estendida (extended start) Liga redes individuais em estrela. Utiliza hubs e/ou switches. Pode estender a área de cobertura da rede. Topologias físicas Topologia Hierárquica Semelhante a uma estrela estendida. Em vez de se unir os hubs ou switches o sistema é ligado a um computador que controla o tráfego na topologia.

10 Topologias físicas Topologia em malha (mesh) É implementada de modo a fornecer a maior protecção possível contra interrupções de serviço. Cada dispositivo tem a suas próprias ligações a todos os outros dispositivos. Apesar da Internet ter vários caminhos, não adopta a topologia em malha completa. Topologias lógicas Define o modo como os dispositivos comunicam através do meio de comunicação. Broadcast Cada dispositivo envia a sua informação a todos os outros dispositivos ligados ao meio físico da rede. Não existe ordem predefinida, o primeiro a chegar é o primeiro a usar. Token A passagem do token controla o acesso à rede. O token é passado sequencialmente de dispositivo em dispositivo. Um dispositivo só pode enviar informação para a rede quando estiver na posse do token. A Token Ring e a Fiber Distributed Data Interface (FDDI) são exemplos de redes de passagem de token. A Token Bus é uma rede que tem uma topologia física em bus e uma topologia lógica de passagem de token.

11 Protocolos de rede Conjuntos de protocolos (protocol suites) são colecções de protocolos que permitem a comunicação de um host para outro através da rede. Um protocolo é uma descrição formal de um conjunto de regras e convenções que definem um aspecto particular do modo como os dispositivos comunicam numa rede. Os protocolos definem o formato, temporização, sequência e controlo de erros numa comunicação de dados. Sem os protocolos, um computador não pode reconstruir o fluxo de bits que recebe de outro computador no seu formato original. Protocolos de rede Os protocolos controlam todos os aspectos da comunicação: como é construída a rede física; como os computadores são ligados à rede; como é formatada a informação; como é enviada a informação; como lidar com os erros. Os protocolos são criados e mantidos por organizações e comités: Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) American National Standards Institute (ANSI) Telecommunications Industry Association (TIA) Electronic Industries Alliance (EIA) International Telecommunications Union (ITU) anteriormente conhecido como Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique (CCITT).

12 Redes Locais e dispositivos de Redes Locais As Redes Locais consistem nos seguintes componentes: computadores; placas de interface de rede; dispositivos periféricos; meios de rede; dispositivos de rede. As Redes Locais são elaboradas para: operar dentro de uma área geográfica limitada; permitir o acesso múltiplo a meios físicos de alta velocidade; o controlo da rede é privado; fornecer conectividade ininterrupta; ligar dispositivos fisicamente próximos. WANs e equipamentos WAN As WANs são elaboradas para: operar sobre uma grande área geográfica; permitir o acesso através de interfaces série a baixas velocidades; fornecer conectividade a tempo parcial e total; interligar dispositivos a uma escala planetária. Algumas tecnologias comuns às WANs são: modems; Integrated Services Digital Network (ISDN); Digital Subscriber Line (DSL); Frame Relay; Hierarquias digitaos T (EUA) e E (Europa): T1, E1, T3, E3; Synchronous Optical Network (SONET).

13 Redes Metropolitanas - MANs Uma MAN é uma rede que abrange toda uma área metropolitana como uma cidade ou área suburbana. As MANs são serviços normalmente disponibilizados por prestadores de serviços (service providers) através de linhas privadas de comunicação. É possível criar uma MAN através de sistemas sem fios (wireless). Redes de Armazenamento Uma Rede de Armazenagem (Storage Area Network SAN) é uma rede dedicada de alto desempenho utilizada para transportar informação entre servidores e recursos de armazenagem. Por ser uma rede separada e dedicada, evita qualquer conflito de tráfego entre clientes e servidores.

14 Redes Virtuais Privadas Uma Rede Virtual Privada (Virtual Private Network VPN) é uma rede privada construida sobre uma infraestrutura pública como a internet. Utiliza um túnel seguro através da internet entre o PC e o router VPN. Redes Virtuais Privadas Access VPNs proporcionam o acesso remoto a funcionários móveis e a pequenos escritórios ou escritórios domiciliares (SOHO) à Intranet ou Extranet através de uma infra-estrutura compartilhada. Intranet VPNs ligam escritórios remotos à rede interna da empresa através de uma infra-estrutura partilhada com o recurso a ligações dedicadas. Extranet VPNs ligam parceiros comerciais à rede interna da empresa através de uma infra-estrutura partilhada com o recurso a ligações dedicadas. As VPNs extranet só permitem o acesso a utilizadores externos à empresa.

15 Largura de Banda Largura de Banda Importância da Largura de Banda A Largura de Banda é definida como a quantidade de informação que pode fluir através de uma rede durante um certo período de tempo. Porque a Largura de Banda é importante? A Largura de Banda é limitada pelas leis da física e pelas tecnologias utilizadas. A largura de Banda não é grátis. A necessidade de Largura de Banda está a crescer rapidamente. A Largura de Banda é um factor crítico para o desempenho da rede

16 Largura de Banda Largura de Banda

17 Largura de Banda Unidades da Largura de Banda A unidade de medida da Largura de Banda é o bit por segundo (bps). Limitações à Largura de Banda Limitações à Largura de Banda A Largura de Banda é limitada por vários factores: meio de transmissão; dispositivos de rede; física. A Largura de Banda real de uma rede é determinada pela combinação dos meios físicos e das tecnologias escolhidas para a sinalização e detecção dos sinais na rede.

18 Largura de Banda Meio de transmissão 50 Ohm Coaxial Cable (10Base2) Thin Ethernet 50 Ohm Coaxial Cable (10Base5) Thick Ethernet Category 5 Unshielded Twisted Pair (UTP) (10BaseT) Ethernet Category 5 Unshielded Twisted Pair (UTP) (100BaseTX) Ethernet Category 5 Unshielded Twisted Pair (UTP) (1000BaseTX) Ethernet Multimode Optical Fibre 62.5/125mm 100BaseFX Ethernet Multimode Optical Fibre 62.5/125mm 1000BaseSX Ethernet Multimode Optical Fibre 50/125mm 1000BaseSX Ethernet Singlemode Optical Fibre 9/125mm 1000BaseLX Ethernet Comprimento máximo (metros) Largura de Banda Máxima (Mbps) Largura de Banda Débito A Largura de Banda é a quantidade de informação que pode ser transferida através da rede num dado intervalo de tempo. A quantidade de Largura de Banda disponível é uma parte crítica da especificação de uma rede. O Débito refere-se à Largura de Banda medida sob condições reais de funcionamento da rede. O Débito é muito menor que a Largura de Banda do meio de transmissão utilizado.

19 Largura de Banda Cálculo do tempo de transferência Largura de Banda Digital versus Analógico A Largura de Banda analógica é medida de acordo com a quantidade de espectro electromagnético ocupado pelo sinal. A unidade de medida é o Hertz (Hz) ou ciclos por segundo. Múltiplos do Hertz: KHz, MHz e GHz. Telefones sem fio: 900 MHz ou 2,4 GHZ. Redes Wireless (802.11): 2,4 e 5 GHz.

20 Modelos de Redes Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Ligação de Dados Rede Ligação de Dados Rede Ligação de Dados Físico Físico Físico Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Ligação de Dados Decomposição em camadas Para dois sistemas comunicarem entre si é necessário que partilhem um conjunto comum de regras. Este conjunto de regras é complexo para ser compreendido como um todo. A solução é a divisão num conjunto de peças individuais de tamanho compreensível e manuseável. Esta partição é feita em funções individuais. Permite a adição e a actualização de funções sem que para isso se destabilize todo o conjunto de regras

21 Comunicação em camadas O modelo OSI Decompõe o processo de comunicação num conjunto vertical de sete camadas (ou níveis). Cada nível do modelo OSI define um conjunto de funcionalidades intimamente relacionadas e necessárias à comunicação com outro sistema. Confia ao nível imediatamente inferior a execução de funcionalidades mais básicas. Cada nível disponibiliza um conjunto de serviços ao nível que lhe é imediatamente superior. Comunicação em camadas O modelo OSI Nível 7 Aplicação Fornece serviços gerais relacionados com a aplicação Nível 6 Apresentação Formata a informação Responsabilidade do sistema Nível 5 Sessão Mantém o diálogo entre dispositivos comunicantes Nível 4 Transporte Fornece uma transferência fiável de mensagens Nível 3 Rede Efectua o estabelecimento, manutenção e terminação de ligações de rede Responsabilidade da rede Nível 2 Ligação de dados Torna fiável o fluxo de informação entre dispositivos num mesmo meio Nível 1 Físico Transmite a informação para o meio físico

22 Comunicação em camadas O modelo OSI Os três níveis inferiores do modelo OSI manipulam os detalhes e as especificidades subjacentes aos mecanismos de comunicação. Os quatro níveis superiores do modelo OSI são responsáveis pelos problemas associados à comunicação ponto-a-ponto entre os dois extremos comunicantes. O modelo de referência OSI é só um modelo. Não pode ser implementado e não representa uma implementação preferencial. O modelo OSI serve unicamente como base de trabalho para normas que podem ser implementadas em cada nível por uma variedade de protocolos. Comunicação em camadas O modelo OSI Dois equipamentos comunicam entre si quando os seus níveis correspondentes trocam informação entre si. A informação é formatada em PDUs (Protocol Data Units). A informação não é directamente transmitida de um nível N para outro nível N. O caminho real do fluxo de informação terá de passar por todos os níveis inferiores até se atingir o nível físico. Este nível tem uma ligação física com a outra máquina. A partir daqui a mensagem passará de nível para nível até atingir o nível N.

23 Comunicação em camadas O modelo OSI Comunicação em camadas O modelo OSI PDUs

24 Comunicação em camadas O modelo TCP/IP Foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD). É uma norma aberta. É o conjunto de normas utilizado na Internet. Apesar de alguns níveis terem a mesma designação no modelo OSI, os níveis no dois modelos não correspondem exactamente. Comunicação em camadas Modelo OSI versus TCP/IP

25 Comunicação em camadas Protocolos TCP/IP Comunicação em camadas Encapsulamento de dados

26 Comunicação em camadas Encapsulamento de dados Aplicação Informação Transporte Segmento Portos Portod Informação Rede Datagrama IPs IPd Portos Portod Informação Dados Trama MACd MACs IPd Portos Portod Informação IPs Físico