Redes de computadores Douglas Wildgrube Bertol DEE - Engenharia Elétrica CCT AS1RAI1 Redes para Automação Industrial JOINVILLE 23/02/2017
Introdução contextualização Como conectar dois equipamentos fisicamente distantes? 2
Introdução sumário Visão geral sobre as redes Histórico Benefícios Classificação de redes Componentes protocolos topologias equipamentos cabos arquiteturas outras redes 3
Introdução Em seu nível mais elementar, uma rede consiste em dois computadores conectados um ao outro por um cabo para que possam compartilhar dados Todas as redes, não importa o quanto sejam sofisticadas, derivam desse sistema simples Tal ideia representou uma grande conquista nas comunicações As redes surgiram da necessidade de compartilhar dados em tempo hábil Os computadores pessoais são ferramentas de trabalho ótimas para produzir dados, gráficos e outros tipos de informação, mas não possibilitam que você compartilhe rapidamente os dados que criou 4
Introdução Um conjunto de computadores e outros dispositivos conectados juntos chama-se REDE, assim como o conceito de computadores compartilhando os recursos Um computador conectado a outros pode compartilhar os dados dos outros computadores, impressoras e outros dispositivos Os computadores que fazem parte de uma rede podem compartilhar: dados mensagens gráficos impressoras outros recursos de Hardware 5
Histórico das redes 1969 ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) 4 nodos: UCLA University of California At Los Angeles UCSB University of California At Santa Barbara Stanford Research Institute University of Utah ARPANET em 1974 6
Histórico das redes 1976 Pesquisas sobre Ethernet (Xerox) surgimento do protocolo TCP 1989 Protocolo HTTP e linguagem HTML 1990 WWW (World Wide Web) 7
Redes de computadores benefícios Possibilitam o compartilhamento tanto dados como periféricos simultaneamente Antes de existir as redes, o compartilhamento de informações estavam limitadas a: contar as informações (comunicação oral) escrever documentos colocar a informação em um dispositivo de armazenamento, levá-lo fisicamente para outro computador e, depois, copiar os dados naquele computador As redes podem reduzir a necessidade de comunicação escrita e tornar disponíveis praticamente todos os tipos de dados para todos os usuários que deles precisarem 8
Redes de computadores benefícios Comunicação troca de mensagens acesso remoto a softwares e bancos de dados Compartilhamento de recursos redução de custos substituição de equipamentos de maior porte por equipamentos menores, interligados Confiabilidade e segurança: minimizar falhas evitar utilização não autorizada de recursos compartilhados 9
Redes de computadores classificação As redes começaram pequenas A tecnologia limitou o tamanho da rede (número de computadores e a distância física) no início dos anos 80, o método mais comum de cabeamento possibilitaria cerca de 30 usuários em uma extensão máxima de cabo de pouco mais de 180 metros Atualmente, para empresas muito pequenas, essa configuração ainda é adequada. Esse tipo de rede, dentro de uma área limitada, chama-se rede local (LAN) A medida que o alcance geográfico da rede aumenta com a conexão de usuários em cidades ou estados diferentes, a LAN torna-se uma rede de longa distância (MAN, WAN) 10
Redes de computadores LAN - Local Area Network abrangência no espaço físico de um ou mais prédios MAN - Metropolitan Area Network abrangência no espaço físico de uma cidade WAN - Wide Area Network abrangência no espaço de vários municípios ou países classificação distância paradigma conexão 0,1 m circuito barramento 1 m sistema conexão 10 m sala 100 m prédio LAN 1 Km campus 10 Km cidade MAN 100 Km país 1.000 Km continente WAN 10.000 Km planeta Internet 11
Componentes de rede protocolos ilustração 12
Componentes de rede protocolos Conceito são regras e procedimentos para comunicação quando diversos computadores estão interligados em rede, as regras e procedimentos técnicos que administram sua comunicação e interação são chamados de protocolos Funcionamento toda a operação técnica de transmissão de dados através da rede precisa ser dividida em etapas sistemáticas distintas. a cada etapa, ocorrem certas ações que não podem ocorrer em nenhuma outra etapa cada etapa tem suas próprias regras e procedimentos (protocolos) as etapas devem ser realizadas em uma ordem consistente, que seja igual em todos os computadores da rede 13
Componentes de rede protocolos modelos Modelo ISO/OSI 7ª Aplicação 6ª Apresentação 5ª Sessão 4ª Transporte 3ª Rede 2ª Enlace 1ª Física Modelo TCP/IP 4ª Aplicação 3ª Transporte 2ª Internet, inter-rede ou rede 1ª Acesso à rede ou física 14
Componentes de rede protocolos modelo TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol Suite Tornou-se o modelo padrão utilizado para interoperabilidade entre muitos tipos diferentes de computadores Suportado por quase todas as redes Utilizado como modelo para interconexão de rede É o padrão utilizado na internet Cada máquina tem um número identificador único na rede endereço IP quatro octetos (bytes) de 0.0.0.0 até 255.255.255.255 15
Componentes de rede topologias físicas Barramento as estações compartilham o mesmo cabo Anel semelhante a Barramento, formando um laço fechado se um nó cair, a rede inteira cai mais eficiente e mais cara Estrela estações independentes, conectadas a um equipamento central o ponto fraco é o equipamento central 16
Componentes de rede equipamentos Concentrador (Hub) centraliza a conexão de diversos equipamentos num mesmo segmento da rede, ligando-os através de uma topologia estrela envia o pacote a todos os pontos conectados a ele. Quando uma estação transmite, as outras escutam mais barato Comutador (Switch) conecta máquinas de diferentes segmentos de rede retransmite o pacote apenas para a máquina-destino permite transmissões simultâneas (conversas em paralelo) diminui o número de colisões no segmento da rede Roteador (Router) conecta rede diferentes capaz de traçar a melhor rota para um determinado pacote mais caro 17
Componentes de rede cabeamento Coaxial blindado, oferece maior proteção contra interferências cabo longo (200 e 500 metros) utilizado na topologia barramento mais caro Par trançado mais vulnerável a interferências cabo curto (100 metros) utilizado na topologia estrela mais flexível mais barato e de fácil instalação 18
Componentes de rede cabeamento Fibra ótica maior velocidade isolamento elétrico e eletromagnético cabo longo alta taxa de transferência instalação e manutenção muito caras 19
Componentes de rede arquiteturas de rede Ambiente cliente-servidor (client-server) máquinas mais poderosas servem como servidores de serviços (impressão, arquivos, banco de dados, etc.) trabalho dividido: parte no servidor e parte no cliente permite economia (em relação à utilização de um mainframe) sem grande perda de recursos Ambiente ponto a ponto (peer-to-peer) todas as máquinas têm as mesmas capacidades e responsabilidades mais simples e baratas ideais para simples compartilhamento de recursos não mantém a performance sob grande demanda apresenta problemas de segurança: quem pode acessar este recurso? 20
Componentes de rede redes sem fio (wireless) Rádio-freqüência (2.4GHz a 5GHz) Wi-Fi Wireless Fidelity (IEEE 802.11x) comunicação entre computadores access points grande preocupação com segurança Bluetooth (IEEE 802.15.1) não oferece suporte nativo aos protocolos TCP/IP mais utilizada (e indicada) para conexão entre dispositivos e PDAs 21
Redes de computadores ilustração 22
Redes de computadores referências Básica: TANENBAUM, A. S. Redes de computadores. 5 ed. São Paulo : Pearson, 2011. 582 p. SOARES, L.; LEMOS, F.; COLCHER, S. Redes de computadores: das LANs, MANs e WANs às redes ATM. 2 ed. Rio de Janeiro : Campus, 1995. 705 p. Complementar STEMMER, M. R. Redes locais industriais: a integração da produção através das redes de comunicação. Florianópolis : Editora UFSC, 2010. 23