Informática Prof. Fabio CONCEITOS DE INTERNET E INTRANET REDE DE COMPUTADORES Uma rede de computadores consiste na interligação de diversos computadores,

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1 Informática Prof. Fabio CONCEITOS DE INTERNET E INTRANET REDE DE COMPUTADORES Uma rede de computadores consiste na interligação de diversos computadores, dispositivos periféricos e outros sistemas informáticos, com o objetivo de proporcionar uma melhor comunicação, organização e partilha dos recursos existentes. Em geral, pode ser caracterizada dentro de vários aspectos, entre eles: extensão; abrangência; tecnologia de transmissão; - Características internas como: meio de transmissão usado, topologia, número máximo de dispositivos de rede, distância entre dispositivos etc.

2 Informática Prof. Fabio Leal É comum, ainda, a existência de redes que interligam várias outras redes de menores dimensões. Este processo aparentemente fácil pode-se complicar se a natureza e funcionamento interno de cada rede interligada for diferente. Nestes casos a interligação é permitida através do uso de dispositivos de rede especialmente criados para o efeito.

3 Informática Prof. Fabio Classificação de Redes A classificação de redes de computadores mais aceita define três categorias de acordo com a sua abrangência. Redes locais: de pequenas dimensões, preocupam-se com a interligação de computadores e dispositivos periféricos situados na mesma sala, edifício ou campus. Redes metropolitanas: de médias dimensões, têm como preocupação principal a interligação de várias redes locais, normalmente situadas na periferia ou na mesma cidade. Redes geograficamente distribuídas ou de longa distância: de grandes dimensões, procupam-se com a interligação de dispositivos de rede distribuidos por uma vasta àrea, quer a nivel nacional ou mundial.

4 Informática Prof. Fabio Uma classificação alternativa, divide as redes de computadores em duas categorias diferentes, segundo a tecnologia de transmissão usada. Redes ponto-a-ponto: consistem em várias ligações distintas entre pares de dispositivos, o que obriga a informação a passar por vários dispositivos intermédios até que chegue ao seu destino. Redes multiponto: partilham entre todos os dispositivos de rede um meio de transmissão único, através do qual toda a informação é transmitida. A identificação do destinatário é feita através de uma identificação unívoca, ou endereço de rede, embebida na informação transmitida. Quando os dispositivos de rede detectam a presença de informação na rede, só aquele que se identificar com o endereço transmitido é que o vai processar, enquanto que os outros o ignoram.

5 Informática Prof. Fabio Redes Locais Estas redes privadas de pequenas dimensões (< 1 Km) são muito usadas para interligar computadores e outros dispositivos periféricos dentro de edifícios ou campus. Devido às suas pequenas dimensões, são conseguidos altos débitos (10, 100 Mbit/s ou mais) conjugados com uma grande fiabilidade de transmissão. As redes locais dividem-se em duas categorias - broadband e baseband. A principal diferença entre elas está no tipo de dispositivos utilizados, pois a primeira é analógica, enquanto que a segunda é digital. O objetivo primário destas redes está no aumento de produtividade e de eficiência dos utilizadores, reduzindo custos através da partilha de recursos, facilidade e rapidez na comunicação e organização interna.

6 Informática Prof. Fabio Redes Metropolitanas Em regra, as redes metropolitanas não são mais do que versões aumentadas de redes locais e que usam o mesmo tipo de tecnologia. A sua utilização principal está na interligação de redes locais dentro de uma zona não maior que o equivalente a uma cidade (a distância entre redes ou dispositivos de rede tem de ser menor que 10 Km). O débito associado a este tipo de rede é superior ao das redes locais interligadas (>100 Mbits/seg), para que a informação escoe em todos os dois sentidos sem qualquer problema de congestão.

7 Informática Prof. Fabio Redes Geograficamente Distribuídas Este tipo de rede abrange uma grande área geográfica (cidades, países, continentes). Consiste numa série de computadores especializados - roteadores - que permitem a interligação de todos os outros computadores e redes. O conjunto desses computadores é referido como subrede e é o responsável pelo encaminhamento de toda a informação que circula pela rede. Na maior parte destas redes, existem vários cabos ou linhas telefônicas alugadas que interligam pares de roteadores. Se não existir nenhum tipo de partilha de um cabo por parte de dois roteadores, a comunicação entre eles tem de ser feita indiretamente através de um percurso alternativo.

8 Informática Prof. Fabio Conceito Tipos Barramento (ou bus) Uma rede com topologia em bus tem um meio de transmissão comum aonde estão ligados múltiplos dispositivos. Esta característica obriga a existência de um protocolo que determina a utilização do meio de transmissão por todos os dispositivos existentes na rede. Como o meio de transmissão é único, é necessária a identificação unívoca de cada dispositivo. Isto é conseguido através da atribuição de endereços únicos a cada interveniente da rede. Como todos os dispositivos estão atentos à rede, a informação que é transmitida por um dispositivo é detectada por todos os outros, mas só o destinatário é que a retira da rede. Apesar desta topologia limitar a distância entre dispositivos e o número dos mesmos, ela permite o uso de altos débitos com enorme confiabilidade. A perda de um dos nós da rede não afecta o comportamento geral da mesma, a não ser que o bus falhe por completo.

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10 Informática Prof. Fabio Estrela A topologia em estrela não é mais do que um dispositivo central que interliga todos os dispositivos da rede com ligações ponto-a- ponto ou multiponto. O aumento do número de dispositivos na rede em estrela é ilimitado, bem como o tamanho da meio físico de transmissão, o que torna fácil a expansão da rede. Ao contrário da topologia em bus, o protocolo de acesso à rede é relativamente simples, pois o dispositivo central é que dirige e gere o tráfego da rede. Esta topologia tem como principal desvantagem a pouca fiabilidade da rede, pois basta falhar o dispositivo central para que toda a rede pare por completo. Por outro lado, a troca de grandes quantidades de informação podem sobrecarregar o dispositivo central, congestionando o fluxo de informação na rede.

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12 Informática Prof. Fabio Anel A topologia em anel consiste em ligações ponto-a-ponto entre pares de dispositivos que, no seu conjunto, formam um ciclo fechado. A informação é transmitida através do anel sob a forma de um pacote de dados que são enviados rotativamente segundo uma direção pré-definida. Os mesmos contém a informação sobre o originador da transmissão e o respectivo destinatário, para além da informação propriamente dita. Ao receber o pacote, cada dispositivo analisa a informação do destinatário e ou o retira da rede (é o destinatário) ou o passa ao dispositivo seguinte (não é o destinatário). Graças a este protocolo de acesso ao meio, a confiabilidade da rede é assegurada, pois cada vez que o pacote é transmitido entre dois dispositivos o sinal é regenerado.

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14 Informática Prof. Fabio Hierarquia A topologia em hierarquia também é designada como topologia em árvore, e tal como o nome indica é estruturada em níveis (o nível superior é chamado de root - raiz). Ela combina muitas características da topologia em bus, em estrela etc, quer seja com ligações ponto-a-ponto ou multiponto. Ao contrário da topologia em estrela, o nível superior não é o único a tratar do endereçamento e gerência do fluxo da informação na rede. A informação transmitida por um dispositivo num nível mais baixo só recua o suficiente até trocar de segmento de rede para chegar ao seu destino, podendo nem passar pela root. Este protocolo de acesso ao meio permite que, no caso de falha da rede, a mesma continue operacional.

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16 Informática Prof. Fabio Modos de Comunicação Esta característica na comunicação entre dois dispositivos de rede é importante, pois permite estabelecer as prioridades de transmissão de informação entre eles. Dependendo dos objetivos do sistema alvo, a transmissão pode-se processar numa direção ou em ambas e ser alternada ou simultânea. Foram, então, definidos três principais modos de operação: Simplex - a transferência de informação só é feita num só sentido, de um transmissor para um receptor. É o mais simples, pois o papel de cada dispositivo está definido ao início e nunca se altera. Half-Duplex - a transferência de informação pode-se processar nos dois sentidos, mas alternada. Este modo de operação obriga a existência de mecanismos que permitam a um dispositivo de rede passar de transmissor a receptor e vice-versa. Full-Duplex ou Duplex - a transferência de informação processa-se nos dois sentidos, simultaneamente.

17 Informática Prof. Fabio Modos de Transmissão A informação é geralmente transmitida sequêncialmente na rede em blocos de tamanho fixo (normalmente múltiplo de 8 bits). Na presença de erros, isto permite que só os blocos corrompidos sejam retransmitidos, reduzindo o tempo de recuperação de erros de transmissão. Os dispositivos de rede recebem, então, essa sequência de blocos e tentam reconstruir a informação transmitida. Para que essa recepção e reconstrução da informação seja possível, é necessário que os intervenientes da transmissão conheçam certos detalhes (débito da rede, principio e fim de um bloco etc) que permitam a descodificação e interpretação dos conteúdos dos blocos. A sincronização pode ser, depois, conseguida de duas maneiras diferentes. Se a informação é transmitida em intervalos aleatórios, cada dispositivo tem de ser capaz de re-sincronizar no início da recepção de cada bloco - transmissão assíncrona. Se a informação é transmitida em intervalos de tempo fixos, o dispositivo transmissor e receptor podem estar em sincronia por muito tempo - transmissão síncrona.

18 Informática Prof. Fabio Cabo Coaxial Este popular suporte físico consiste num núcleo de cobre envolvido por um material isolante. Por sua vez, o isolante é envolvido por um outro condutor cilíndrico e um revestimento de plástico. O núcleo é usado para transportar dados, enquanto que o condutor externo serve como escudo e protege o primeiro de interferências externas. Existem duas principais variantes destes cabos: baseband e broadband. - cabo coaxial baseband: usado para transmissões digitais entre grandes distâncias. No entanto, o débito é grandemente limitado pelo seu comprimento (um cabo coaxial com 500 m de comprimento permite um débito máximo de 1 Gigabyte/seg). Essa restrição pode ser ultrapassada através do uso de amplificadores digitais, que regeneram os sinais transportados pelos cabos aumentando-lhes a longevidade espacial. - as transmissões analógicas, tal como a televisão, são feitas sobre cabos coaxiais broadband. Graças à natureza dos sinais analógicos e ao uso de amplificadores na sua regeneração, estes cabos podem transportar dados até à distância máxima de 100 Km. Como os amplificadores analógicos só permitem a transmissão de sinais numa só direção, foram definidos dois sistemas broadband - single cable e dual cable. O primeiro usa só um cabo coaxial alocando diferentes frequências para a cada sentido da transmissão. Já o segundo, como o nome indica, usa dois cabos, um para cada sentido. Técnicamente, o cabo coaxial broadband é considerado inferior ao cabo baseband na transmissão de dados, mas tem a vantagem de já estar instalado por todo o lado (ex: rede de difusão de televisão). Par Trançado

19 Informática Prof. Fabio Par Trançado Este comum suporte físico consiste em pares de fios de cobre isolados e entrançados entre si, protegidos por uma camada isolante. O comprimento máximo sem amplificação chega aos vários quilômetros, a partir dos quais a mesma se torna necessária. A transmissão analógica e digital é conseguida com débitos que dependem do cabo utilizador e da distância percorrida, obtendo-se em média vários Megabits/seg entre poucos quilômetros. Os cabos de pares trançados foram divididos em várias categorias de utilização nas redes de computadores: No caso mais simples - Categoria 3 - o cabo consiste num par de fios entrançados isolados por uma camada isolante. Categoria 5 - cuja diferença está no maior número de torções dos cabos e na isolação extra com uma camada de Teflon. O resultado foi uma melhor proteção contra as interferências aliada a uma melhor qualidade do sinal entre grandes distâncias. Estes cabos podem, ainda, pertencer a dois outros grupos: STP (Shielded Twisted Pair) e UTP (Unshielded Twisted Pair). O primeiro é usado um ambientes industriais, onde existem grandes quantidades de fontes de interferência, pois contêm uma camada metálica adicional que tenta isolar mais eficazmente o cabo. Por sua vez, o segundo é utilizado em ambientes onde as fontes de interferência não são tão potentes ou comuns.

20 Fibra Óptica O cabo de fibra óptica é similar ao cabo coaxial. Consiste num núcleo de vidro (core) onde os dados são propagados sob a forma de luz, envolvido por outra camada de vidro (cladding) com menor índice de refração com o objetivo de manter a luz no núcleo. Essas duas camadas são, então, envolvidas por um ou mais revestimentos que as protegem dos efeitos naturais do meio ambiente dependendo das circunstâncias em que se encontra - instalações ao ar livre, interiores, aéreas, submersas, etc. É, ainda, comum em sistemas que requerem altos débitos o agrupamento de várias fibras ópticas num só cabo sob uma camada protetora. Quando um raio de luz entra no núcleo, tende logo a ser refractado para o exterior. Como o índice de refração da camada seguinte é menor, o mesmo vai ser reflectido na sua totalidade de volta para o núcleo. Desta maneira, é garantida a permanência de um ou mais raios de luz no núcleo, ou seja, é garantida a transmissão dos dados através da fibra. Se o diâmetro do núcleo for tão pequeno que um raio de luz só pode ser propagado em linha reta, a fibra óptica é denominada de monomodo. Caso contrário, falamos de uma fibra multimodo, que permite a propagação simultâneos de vários raios de luz sobre o núcleo, desde que o ângulo de entrada seja diferente. A fibra monomodo é mais cara, mas pode ser usada em grandes distâncias, enquanto que a fibra multimodo proporciona débitos superiores (mais informação transmitida por segundo), mas apresenta problemas na sincronização da chegada dos dados. Este fato deve-se ao atraso de um raio de luz em relação a outro por ter entrado no núcleo com um ângulo maior.

21 Informática Prof. Fabio Ondas de Rádio Hoje em dia, as ondas de rádio são muito usadas na comunicação porque são fáceis de gerar, propagam-se em todos os sentidos, transmitem sobre largas áreas geográficas e penetram em vários tipos de materiais. Os seus problemas principais estão na dependência da frequência utilizada. Se for baixa, as ondas de rádio seguem a curvatura da Terra, podendo não chegar ao seu destino devido à perda de potência com a distância percorrida. Se for alta, as ondas de rádio viajam em linha reta em direcão à ionosfera, onde são refletidas para a Terra, o que permite a comunicação entre dois pontos ainda mais afastados por causa de uma perda de potência mais lenta. No entanto, as ondas de rádio não são um meio confiável de transmissão, pois são bastante susceptíveis a interferências elétricas e magnéticas, bem como a interferências causadas por objetos ou fenômenos naturais (ex: chuva).

22 Informática Prof. Fabio Infravermelhos O mais comum exemplo da utilização dos raios infravermelhos está nas nossas casas, através dos comandos remotos de televisão, video etc. Têm como vantagens principais o baixo custo e facilidade de construção, mas pecam por não poderem atravessar grande parte dos materiais. No entanto, essa desvantagem também pode ser tornada útil, através do seu uso em, por exemplo, redes locais dentro do mesmo espaço. Desta maneira, qualquer novo dispositivo que suporte a comunicação via infravermelhos pode participar na rede tendo, apenas, de estar no mesmo espaço.

23 Informática Prof. Fabio Micro Ondas Este tipo de ondas é muito usada na comunicação telefônica entre grandes distâncias, nos telefones celulares, na difusão da televisão etc. É barata e fácil de implementar, pois basta construir uma torre de transmissão de micro ondas a cada 50 Km, mas é muito susceptível a fenômenos elétricos, magnéticos e atmosféricos (ex: chuva). Apesar de tudo, incluindo do aparecimento das fibras ópticas, a sua utilização ainda é predominante.

24 Informática Prof. Fabio Modem Este dispositivo permite a interligação de um ou mais computadores através da linha telefônica. Através de um conversor analógico-digital, o modem converte os dados em formato digital vindos do computador em sinais analógicos que são, posteriormente, enviados pela rede telefônica. Do outro lado, outro modem utiliza um conversor com a função inversa - conversor digital-analógico - para reconstruir os dados em formato digital a partir dos sinais analógicos recebidos. Placa de Rede Este tipo de dispositivo garante uma ligação dedicada a tempo inteiro de um computador a uma rede. Os computadores ou dispositivos de uma determinada rede têm de ter instaladas estas placas especificamente desenvolvidas para a tecnologia de transmissão da mesma (ex: Ethernet, Token-Ring).

25 Informática Prof. Fabio Switch ou Comutador Este dispositivo de rede escolhe qual o próximo segmento da rede usar para a transmissão de um bloco de dados. Pode, ainda, incluir as mesmas funções de um roteador, um dispositivo ou programa que determina o melhor trajeto a percorrer pela informação e qual a rede vizinha pela qual necessita passar Hub Dispositivo que interliga vários computadores entre si. Normalmente, toda a informação converge a este dispositivo e é, posteriormente, reencaminhada para uma ou mais direções. Apesar da topologia em bus designar uma configuração linear, onde todos os dispositivos usam o mesmo suporte físico de transmissão, é normal a utilização de hubs que facilita todo o processo de transmissão bem como o tratamento de erros.

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27 Informática Prof. Fabio Pontes Nas redes de comunicação, este dispositivo interliga duas redes locais (LAN) que usam o mesmo protocolo (ex: Ethernet,Token-Ring). Através da análise do bloco de dados, este dispositivo sabe se o destinatário é da rede atual ou da rede vizinha, após o qual o envia para a rede destinada. Essa análise é possível, pois é mantida uma tabela em que a ponte regista os utilizadores de cada rede à medida que vai recebendo e enviando blocos de dados.

28 Informática Prof. Fabio Roteador Este dispositivo pode ser implementado quer em hardware ou em software. Ele determina qual a próxima rede para qual o bloco de dados tem de ser transmitido, com o objetivo de chegar a um determinado destino. Ele está ligado, pelo menos, a duas redes e decide o modo como a informação vai ser transmitida, baseando-se, para isso, no estados das redes que está interligado. Nessa operação vai mantendo uma tabela onde regista os caminhos possíveis para o envio da informação e o seu estado atual. Desta maneira, consegue um encaminhamento dinâmico da informação através de uma variedade de redes diferentes.

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