REDES DE COMPUTADORES Prof. Esp. Fabiano Taguchi fabianotaguchi@gmail.com http://fabianotaguchi.wordpress.com 1
História de redes Características de redes de computadores Tipos e topologias AULA 02 História de redes e Internet 2
PRIMÓRDIOS 1950 Auge da Guerra Fria, o Departamento de Defesa dos Estados Unidos realiza as comunicações militares pela rede de telefonia pública, que por sua vez tinha vulnerabilidade. PRIMÓRDIOS 1958 O então presidente Eisenhower criou a Advanced Research Projects Agency (ARPA) para atuar como um sistema de defesa antimísseis, voltado para projetos militares.. 3
PRIMÓRDIOS 1964 Licklider, Kleinrock, Baran e Lawrence propuseram interconectar computadores para acessar dados e programas de qualquer lugar e de uma maneira rápida. Surge o conceito de redundância e comutação de pacotes. Uma bomba não poderia anular a comunicação; Divisão da mensagem em pacotes e remontagem no destino.. PROJETO ARPANET 4
COMUTAÇÃO DE PACOTES Enquanto o sistema telefônico utiliza o conceito de comutação de circuitos, a Internet utiliza a comutação de pacotes. Preocupação do sistema telefônico: Estabelecer um caminho entre a origem e o destino. Preocupação da Internet Foco no sistema final e não mais no caminho.. INTERFACE MESSAGE PROTOCOL Na figura ao lado o IMP (Interface Message Processor). No ano de 1970, 12 IMPs estavam posicionados de forma estratégica para interconectar computadores em todo território americano.. 5
ARPANET 1972 Primeiro aplicação de e-mail foi desenvolvido 1973 75% do tráfego era de e-mails 1974 Cerf (UCLA) e Kanh (ARPA) propõem o Transmission Control Protocol and Internet Protocol (TCP/IP). O TCP/IP é considerado o marco inicial da Internet INTERNET 1986 Maioria dos departamentos norte americanos passam a se conectar à Internet; 1990 NFSnet substitui a ARPANET 1990 Tim Berners-Lee propõe a World Wide Web 1992 Gopher é desenvolvido, primeira interface amigável 1993 Mosaic, o primeiro navegador Web 1994 Boom da Internet. 6
ROTEADOR IBM PC IBM PC foram utilizados como roteadores de redes nos anos 1990 pela NFSNet. Um segundo upgrade foi necessário, aumentando a capacidade para 1,5 Mbps. ANS A partir desse sucesso, organizações comerciais começariam a demonstrar interesse em participar da rede, surge então a ANS (Advanced Networks and Services), desenvolvida em parceria pela IBMA, MCI e MERIT. A ANSNET contava com backbone de 45 Mbps.. 7
BRASIL 1987 FAPESP e o LNCC se conectam aos Estados Unidos através da Embratel. 1988 A Universidade Federal do Rio de Janeiro conecta-se com a Universidade da Califórnia. 1990 É criada pelo Ministério da Ciência, a Rede Nacional de Pesquisas (RNP).. BRASIL 1992 Começa a implantação do primeiro backbone nacional. Esse projeto começa com onze empresas conectadas de forma experimental à Embratel. Que tinha como objetivos:. 8
BRASIL BRASIL 9
REQUISITOS DA INTERNET Conectividade Robustez Heterogeneidade Gerenciamento Custo Acessibilidade Responsabilização. OBJETIVOS DA INTERNET Interconectar redes; Prover conectividade fim-a-fim; Garantir acessibilidade global. 10
Princípios de rede CONCEITOS Dois ou mais nós conectados por um enlace Duas ou mais redes conectadas por um nó 11
SISTEMA DE COMUNICAÇÃO Conceito: Constitui-se de uma arranjo topológico interligando os vários módulos processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um conjunto de regras com o fim de organizar a comunicação. PRINCÍPIOS DE COMUNICAÇÃO O que é necessário para que duas pessoas possam se comunicar? Um canal de comunicação entre essas pessoas Uma linguagem clara entre as partes Definição: Protocolo de comunicação 12
Alô Alô Que horas são? 2:00 tempo TCP pedido de conexão TCP resposta de conexão Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm <arquivo> 13
PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO É um conjunto de regras e procedimentos que definem a comunicação entre duas ou mais entidades. Definem: Ações tomadas durante a recepção e transmissão de mensagens, além do formato e a ordem das mensagens trocadas. PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Os protocolos controlam todos os aspectos de comunicação de dados, que incluem: Como é construção de uma rede física Como os computadores são conectados à rede Como são formatados os dados para transmissão Como são enviados os dados Como lidar com erros 14
PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Mas essas entidades podem necessitar de um algo a mais: Comunicação confiável; Comunicação sem falhas; Comunicação com qualidade e segura... 15
Tecnologias de transmissão 16
MODOS DE TRANSMISSÃO Basicamente são três grandes grupos quanto a tecnologia usada para transmissão: Redes de difusão (broadcasting) Redes ponto-a-ponto (point-to-point) Redes cliente-servidor REDES DE DIFUSÃO Nesta classificação temos como características: Canal de comunicação compartilhado; Mensagens são curtas e enviadas por uma das máquinas e recebidas por todas; É preciso controlar o meio; Toda mensagem possui um campo de endereço. 17
REDES PONTO A PONTO Nesta classificação temos como características: Conexão é feitas entre pares de computadores; Pacotes são enviados na modalidade store-andforward; Algoritmos de roteamento são fundamentais; Utiliza S.O. local e com limite de máquinas. 18
REDES PONTO A PONTO Onde a rede ponto-a-ponto é adequada: Quando existem mais de 10 usuários; Usuário geograficamente longe; Segurança não é fundamental; Rede prevê crescimento; Organização não deseja investir em T.I. REDES CLIENTE SERVIDOR Arquitetura mais sofisticada, onde o cliente se torna dependente do Servidor, que por sua vez detém todas as leis de utilização da rede. 19
REDES CLIENTE SERVIDOR Vantagens de uma rede baseada em servidores: Compartilhamento de recursos; Compartilhamento de dados; Autenticação de usuários; Segurança; Número de usuários pode ser maior. REDES DIFUSÃO Redes menores Localizadas geograficamente na mesma área PONTO A PONTO Redes maiores Redes geograficamente espalhadas. 20
ANÁLISE COMPARATIVA VANTAGENS PONTO-A-PONTO Econômico; Não necessita de software adicional especializado em administração de redes; Não exige administrador dedicado de redes. VANTAGENS CLIENTE/SERVIDOR Mais seguro; Fácil administração, pois é centralizada; Backup mais facilitado devido a centralização dos arquivos. ANÁLISE COMPARATIVA DESVANTAGENS PONTO-A-PONTO Não se adapta a administração; Menos seguro; Desempenho da rede é prejudicado. DESVANTAGENS CLIENTE/SERVIDOR Exige software especializado para administração da rede; Exige hardware avançado para o servidor; Requer administrador; Servidor não pode falhar. 21
Classificação das redes CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES PESSOAIS (PAN) Cobrem distâncias muito pequenas, geralmente destinadas a apenas uma pessoa. 22
CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES LOCAIS (LAN) Cobrem distâncias pequenas, como um prédio ou um conjunto de prédios. Geralmente pertencentes a uma mesma organização. A taxa de transmissão de uma rede LAN geralmente é na base de Mb/s. Como exemplos, podem ser citados: Ethernet e WiFi. 23
ESCUTANDO ESCUTANDO A B C Quadros na fila de espera LIMITAÇÕES DE UMA LAN Como apenas um computador pode transmitir por vez um quadro, o desempenho da rede diminui na medida que muitos computadores são posicionados no mesmo barramento. Para evitar colisões, os computadores escutam o barramento antes de transmitir, e só transmitem caso o barramento esteja livre. 24
HUB Conhecidos como concentradores, tem a função de simular internamente a construção de barramentos físicos. SWITCH Dispositivos capazes de segmentar a rede local, analisando os endereços físicos, permitindo interligar dispositivos que trabalham com velocidades de transmissão diferentes. 25
CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES METROPOLITANAS (MAN) Cobrem distâncias grandes, como o de uma cidade. O exemplo para um rede MAN, temos a TV a cabo. CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES METROPOLITANAS (MAN) 26
CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES DE LONGA DISTÂNCIA (WAN) Cobrem distâncias muito grandes, geralmente um país ou um continente. A transmissão neste tipo de rede ocorre através de comutadores de pacotes interligados por enlaces dedicados. Em modo geral, possuem taxas de transmissão menores que as das LANs. CLASSIFICAÇÃO DAS REDES Em um projeto de uma rede de longa distância estão as sub-redes e os hosts. As sub-redes são responsáveis pelas linhas de transmissão e pelos elementos da comutação. 27
CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES SEM FIO (WIRELESS) Tipo de rede cada dia mais usada pela inserção de novos elementos. Outras motivações como o custo e a mobilidade também contribuem para o crescimento.. Apesar de possuir taxas de erros mais altas, e transmissões simultâneas podem causar interferências. 28
CLASSIFICAÇÃO DAS REDES REDES PRIVADA VIRTUAL (VPN) Consiste em uma rede particular que usa uma infraestrutura pública para comunicação. Este tipo de rede é muito utilizada para interligar organizações.. CLASSIFICAÇÃO DAS REDES INTRANET = Acesso de usuários com privilégio. EXTRANET = Uso estendido de recursos da Intranet,. 29
INTEGRAÇÃO DE REDES CLASSIFICAÇÃO DAS REDES 30
Topologias de rede TOPOLOGIAS DE REDE A topologia de rede descreve como é o layout de uma rede através da qual há o tráfego de informações, e também como os dispositivos estão conectados a ela. Topologia influencia: Flexibilidade; Velocidade; Segurança. 31
TOPOLOGIAS DE REDE Uma determinada topologia deve: Prover a disponibilidade para o tráfego de informações; Estabelecer rotas de menor custo para troca de informações; Fornecer a um usuário o melhor tempo de resposta.. ESTRELA Na topologia em estrela, cada estação deve ser conectada ao nó central. Normalmente, é utilizada em redes locais. 32
Não é possível exibir esta imagem no momento. 25/06/2016 ANEL Nesta topologia as mensagens circulam nó-a-nó até o destino, topologia está usado principalmente em redes locais. 33
ANEL BARRAMENTO As mensagens são transferidas sem a participação dos nós intermediários, desta forma todas as estações escutam as mensagens. 34
Não é possível exibir esta imagem no momento. 25/06/2016 BARRAMENTO O desempenho da topologia é baseado em: Meio de transmissão; Número de nós conectados; Controle de acesso; Tráfego. BARRAMENTO Para que uma rede seja aumentada, dois métodos podem ser utilizados: Conector barrel Enfraquecem o sinal Uso de um repetidor Amplifica o sinal antes de enviar ao destino. 35
MALHA Usada principalmente em redes de longa distância, em geral as redes locais não utilizam topologia em malha. RESUMO DAS TOPOLOGIAS 36
Tipo de Topologias Pontos Positivos Pontos Negativos Topologia Anel Alta possibilidade de entrega correta do pacote Desempenho único e igualdade de acesso Custo de Instalação e não é escalável. O concentrador não pode parar. Topologia em Estrela Fácil de instalar, pois requer menos cabos Desempenho uniforme e monitoramento Centralizado Se o ponto central parar para toda rede Difícil de Isolar os problemas Topologia Barramento Simples e fácil de instalar, pois requer menos cabos Fácil de entender Lenta em períodos de uso Problemas são difíceis de isolar Estruturas de rede 37
ESTRUTURA DE REDE Em muitas vezes uma rede é classificado conforme o seu papel funcional, dividindo então em: Redes de borda (Redes periféricas) Sistemas finais e redes de acesso (hosts) Redes de núcleo (ISP) Roteadores e redes dorsais (backbones) ESTRUTURA DE REDE 38
PERDAS E ATRASOS Perdas e atrasos acontecem geralmente em buffers de roteadores, isso acontece devido a taxa de chegada de pacotes ao enlace ultrapassar a capacidade de saída do enlace. ANALOGIA DA CARAVANA Dez carros se movimentam a 100 Km/h Cada cancela em um pedágio demora 12 segundos para atender cada um dos carros. 39
Linhas de comunicação CLASSIFICAÇÃO DA COMUNICAÇÃO SIMPLEX Enlace é utilizado em um sentido HALF-DUPLEX Enlace é utilizado nos dois sentidos, porém apenas um por vez; FULL-DUPLEX Enlace é utilizados nos dois sentidos simultaneamente. 40