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Prof. Claudio Benossi Aula 05.  Introdução  Uso de redes de computadores  Tipos de redes  Internet  Protocolos  Redes de acesso  Meios físicos.

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1 Prof. Claudio Benossi Aula 05

2  Introdução  Uso de redes de computadores  Tipos de redes  Internet  Protocolos  Redes de acesso  Meios físicos  Camadas de protocolos

3  O que é uma rede de computadores? ◦ Conjunto de dispositivos interconectados para trocar informações e compartilhar recursos ◦ No começo as redes eram formadas por dispositivos convencionais (computadores pessoais) ◦ Mas e hoje? Podemos ainda utilizar a expressão: “redes de computadores?” Somente computadores tradicionais participam de uma rede?

4  Significado da palavra “computador” é mais amplo atualmente

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6  Redes de computadores têm evoluído rapidamente nas últimas décadas  Qual a razão para este crescimento?  Dois motivos principais: ◦ Necessidade de troca de informações com baixo custo e alta velocidade ◦ Necessidade de compartilhar recursos de hardware e de software

7  Troca de informações barata e rápida ◦ Instituições disponibilizando notas e informações acadêmicas para os alunos ◦ Cursos à distância ◦ Informações de cunho geral para a sociedade ◦ Transações bancárias ◦ Marketing ◦ Comércio eletrônico ◦

8  Compartilhamento de recursos de hardware e software ◦ Impressoras ◦ Espaço em disco ◦ Outros processadores ◦ Arquivos ◦ Conexão à Internet

9  Redes corporativas ◦ Empresas com muitas fábricas monitorando estoque em todas as unidades  Redes para pessoas ◦ Acesso a informações remotas ◦ Comunicação ◦ Diversão  Questões sociais Discussão sobre o que pode ou não pode ser compartilhado

10  Alguns papéis importantes em uma rede ◦ Transmissor (origem) ◦ Receptor (destino) ◦ Dado a ser enviado/recebido ◦ Canal de comunicação (link) ◦ Interface de rede

11 dado Canal de comunicação interface Transmissor ou origem Receptor ou destino Transmissor: geralmente dinâmico (em um momento pode tanto estar transmitindo quanto recebendo dados) Canal de comunicação: transporta os dados entre o transmissor e o receptor Interface de rede: conecta os dispositivos fisicamente ao canal de comunicação. Coloca o dado na origem e retira no destino. Cada dispositivo em uma rede possui uma identificação única. No caso da Internet, cada host possui um IP que é único em toda a rede.

12  Classificação das redes por escala Máquina de fluxo de dados Multicomputador Rede Local Rede Metropolitana Rede Geograficamente Distribuída Internet

13  Também chamada de LAN (Local Area Network) ◦ Redes privadas ◦ Prédios, campus universitário ◦ Características principais:  Possuem poucos quilômetros de extensão  Alta taxa de transferência  Baixa ocorrência de erros  Sem roteamento da informação (caracterizado por um broadcast)

14  Topologia ◦ Maneira pela qual os elementos são interligados  Estrela

15  Topologia ◦ Maneira pela qual os elementos são interligados  Barra

16  Topologia ◦ Maneira pela qual os elementos são interligados  Anel

17  Também chamada de MAN (Metropolitan Area Network) ◦ Abrangem a região metropolitana de de uma cidade ◦ Versão ampliada de uma LAN ◦ Existe roteamento de informação, mas é transparente para o usuário final (telecomunicações)

18  Utilizam o padrão DQBD (Distributed Queue Dual Bus) ◦ Dois cabos interligam os computadores, um para cada direção Direção do fluxo do barramento Head-end

19  Também chamadas de WAN (Wide Area Network) ◦ Engloba uma vasta região (estado, país, continente) ◦ Transmissão baixa (comparado às LANs) ◦ Alta taxa de erros ◦ Possui roteamento da informação

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21  Segmento que mais cresce na indústria de computadores ◦ Conexão em carros, aviões, qualquer lugar ◦ Escritório portátil ◦ Custo reduzido de infra-estrutura ◦ Suporte a aplicações móveis

22  Rede de computadores mundial ◦ Conecta milhões de equipamentos de computação em todo o mundo  Equipamentos são chamados de hosts ou sistemas terminais  Aplicações da Internet (a Web, , etc) são programas de aplicação de rede

23  Os hosts operam protocolos que controlam o envio e o recebimento de informações na Internet ◦ TCP e IP: protocolos mais importantes da Internet ◦ Conhecidos coletivamente como TCP/IP  Os hosts são conectados entre si por enlaces (links) de comunicação ◦ Cabos coaxiais, fibra óptica, etc

24  Sistemas finais são geralmente conectados por equipamentos de comutação (troca) ◦ Roteadores (routers) ◦ Encaminha a informação (pacotes de dados) do enlace de entrada para o enlace de saída  Internet: rede de redes ◦ Conjunto interconectado de redes públicas e privadas (Internet e Intranet)

25  Internet: ◦ Levemente hierárquica ◦ Provedores de serviços de Internet (ISPs) ISP local Rede corporativa ISP regional Roteador Estações fixas Servidor Estações móveis ISP local  ISP regional  ISP nacional e internacional

26  Internet pública: ◦ A rede global discutida anteriormente  Internet privada: ◦ Redes privadas, onde os computadores não são acessíveis às máquinas externas ◦ Coorporações, orgãos governamentais, etc ◦ Chamada de Intranet  Usam a mesma tecnologia da Internet (computadores, roteadores, protocolos, padrões...)

27  Dois tipos de serviço às aplicações distribuídas: ◦ Orientado à conexão  Garante envio correto das informações ◦ Não-orientado à conexão  Não garante a corretude da entrega das informações

28  Os hosts podem ser divididos em duas categorias: ◦ Clientes  Comumente estações de trabalho comuns  Pedem determinado serviço ◦ Servidores  Comumente máquinas mais poderosas  Provêem determinado serviço  Modelo que predomina na Internet

29  Utilizado por inúmeras aplicações populares ◦ Web ◦ ◦ Transferência de arquivos ◦ Grupos de discussão ◦ Login remoto

30  Aplicações distribuídas ◦ Cliente e servidor em máquinas e redes diferentes

31  Tipos de servidores: ◦ Arquivos (serviços de armazenamento e acesso às informações)‏ ◦ Banco de dados (BDs e processos de consulta)‏ ◦ Impressão (serviços de impressão)‏ ◦ Comunicação (procedimentos de acesso à rede e interface com os dispositivos dos usuários)‏ ◦ Gerenciamento ( tráfego da rede, desempenho, identificação de falhas)‏ ◦...

32  Como ligar dois hosts ao primeiro roteador? ◦ Redes de acesso  Residenciais  Institucionais  Móveis ISP local Rede corporativa ISP regional Roteador Estações fixas Servidor Estações móveis

33  Discado via modem (dial-up) ◦ Até 56 Kbps, acesso direto ao roteador (conceitualmente)  RDSI: rede digital de serviços integrados (ISDN) ◦ 128 Kbps, conexão digital ao roteador  ADSL: asymmetric digital subscriber line ◦ Até 1 Mbps de casa ao roteador ◦ Até 8 Mbps do roteador a casa  Telefônica, Telemar, GVT ◦ Usuário é mais consumidor do que produtor de informações

34  HFC: hybrid fiber coax ◦ Assimétrico: até 10Mbps p/ a casa, 1 Mbps p/ a rede; ◦ Rede de cabo e fibra liga casa ao roteador do provedor  Acesso compartilhado ao roteador pelas casas;  Problemas: dimensionamento, congestionamento;  Disponibilidade: via companhias de TV a cabo;  Ex.: NET, TVA

35  Rede local (LAN) da empresa/universidade liga sistema terminal ao 1º roteador • Ethernet: cabo compartilhado ou dedicado usado para acesso ao roteador, 10 Mbps, 100 Mbps, Gigabit Ethernet • Disponibilidade: corporações, instituições, redes locais e domésticas • Roteador de borda roteia pacotes com destino externo à LAN

36  Rede de acesso sem fio liga ao roteador  Redes locais sem fio: ◦ Espectro de rádio substitui o cabo ◦ Exemplo: IEEE a/b/g/n (WiFi)  Acesso sem fio não local: ◦ CDPD: acesso sem fio ao roteador do provedor via rede de telefonia celular ◦ IEEE (WiMAX) ◦ Protocolo MAC  Controla o acesso ao meio Estação Base Sistemas móveis Roteador

37  São os caminhos físicos através dos quais ocorre a comunicação entre remetente/destinatário  Podem ser classificados em: ◦ Guiados  Meios físicos como cabos coaxiais, fibra óptica,... ◦ Não-guiados:  Usa atmosfera terrestre ou o espaço  Satélites, microondas, infravermelho,...

38  Capacidade limitada pelos parâmetros de distância e tipo da rede ◦ Restrição de largura de banda ◦ Restrição na taxa de transmissão (em bits/segundo) ◦ Mais comuns são:  Cabos coaxiais  Pares trançados  Fibra óptica

39  Cabo Coaxial ◦ Fio de cobre esticado na parte central envolvido por um material dielétrico isolante (não conduz corrente elétrica) ◦ O isolante é protegido por um condutor cilíndrico ◦ O condutor externo é coberto por uma camada plástica protetora

40  Cabo coaxial ◦ Largura de banda depende do tamanho do cabo ◦ Em cabos de 1km, pode se chegar a uma taxa de 1 a 2 Gbps ◦ Bidirecionais ◦ Foram muito usados no sistema telefônico, mas têm sido substituídos por fibra óptica

41  Cabo de Par Trançado ◦ UTP (Unshielded Twisted Pair)  Sem blindagem (mais usado) ◦ STP (Shielded Twisted Pair)  Com blindagem ◦ Consistem em dois fios de cobre encapados, enrolados de forma helicoidal para diminuir a interferência elétrica entre os fios  Categoria 3: fio telefônico, Ethernet de 10Mbps  Categoria 5: Ethernet de 100 Mbps

42  Cabo de fibra ótica: ◦ Meio de transmissão: fibra de vidro ultrafina, iluminada por pulsos de luz  Luz indica um bit 1, ausência de luz indica um bit 0 ◦ Operação de alta velocidade:  Ethernet de 100 Mbps  Transmissão de alta velocidade ponto a ponto (ex.: 10 Gbps) ◦ Baixa taxa de erros

43  Cabos de fibra óptica Capa externa Extremidade de um cabo com 3 fibras

44  Necessidade de transmissão em locais onde não podem ser passados cabos ou a passagem dos mesmos é impossível ◦ Desertos, pântanos, etc  Meios mais conhecidos: ◦ Satélites ◦ Microondas ◦ Infravermelho

45  Satélites ◦ Meio mais conhecido no Brasil ◦ Distâncias grandes  Causam retardos na comunicação ◦ Canais de até 50Mbps  Microondas ◦ Transmissão de ondas de rádio com maiores frequências  Canais de até 155Mbps  Envio direcionado (evitando que qualquer um receba o sinal)  Infravermelho ◦ Distâncias pequenas e muita interferência do meio

46  Conjunto de regras que determinam como deve ocorrer a comunicação entre duas estações em uma rede ◦ Mensagens específicas são enviadas ◦ Ações específicas são tomadas

47  Analogia humana tempo Oi Você é gremista? CLARO que sim!

48  Em redes de computadores ◦ Máquinas em vez de pessoas ◦ Toda comunicação na Internet é governada por protocolos Protocolos definem formato, ordem de mensagens enviadas e recebidas entre entidades de rede e ações tomadas ao enviar ou receber uma mensagem.

49  Em redes de computadores Pedido de conexão Resposta positiva GET: tempo

50  Em sistemas de comunicação existem mensagens de controle desta comunicação além dos dados que se quer enviar ◦ análogo ao sistema postal

51  Para um protocolo funcionar ◦ atender a todas as funções necessárias ◦ que as duas máquinas ou entidades entendam as mensagens recebidas ◦ que respondam da mesma forma às mensagens  Capacidade de transmissão é dividida entre sinalização e informação ◦ diferentes protocolos terão diferentes overheads ◦ velocidade efetiva não considera overhead

52  Redes são complexas! ◦ Muitos componentes  Hosts  Roteadores  Enlaces  Aplicações  Protocolos  Hardware, Software… Pergunta: Existe alguma esperança de organizar a estrutura da rede? Ou pelo menos, organizar nossa discussão de redes?

53  Redes de computadores modernas ◦ organizadas de uma forma estruturada ◦ componentes hierarquizados em camadas  Por quê? ◦ isolar as camadas superiores dos detalhes de implementação dos níveis inferiores ◦ possibilitar a substituição da implementação de uma camada por outra

54 Passagem (compra) Bagagem (entrega) Portão (embarque) Decolagem Roteamento do avião Passagem (reclama) Bagagem (recupera) Portão (desembarque) Aterrissagem Roteamento do avião Uma série de passos...

55  Por que usar camadas?  Ao lidar com sistemas complexos: ◦ Estrutura explícita permite identificação de relações entre componentes do sistema complexo.  Modelo de referência para discussão. ◦ Modularização facilita implementação, atualização do sistema  Mudanças de implementação do serviço da camada é transparente ao resto do sistema  Exemplo: mudança no procedimento do portão não afeta o resto do sistema

56  Pilha de Protocolos da Internet ◦ Aplicação: suporta aplicações de rede  FTP, SMTP, HTTP ◦ Transporte: transferência de dados entre sistemas terminais  TCP, UDP ◦ Rede: roteamento de datagramas da origem ao destino  IP ◦ Enlace: transferência de dados entre elementos de rede vizinhos  PPP, ethernet ◦ Física bits “nos fios” Aplicação Transporte Rede Enlace Física

57  Camadas são implementadas como processos em hardware ou software ◦ realizam funções próprias de cada nível ◦ são denominados entidades de nível n  Entidades de um mesmo nível n em cada máquina trocam informações entre si de acordo com um protocolo n  As entidades n utilizam serviços n-1 providos pelos níveis inferiores e fornecem serviços ao nível n+1

58  Dados não são transmitidos diretamente da entidade n de uma máquina para a entidade n de outra ◦ cada camada passa dados e informações à camada imediatamente inferior  Entre duas camadas adjascentes existe uma interface que define as primitivas e serviços que a camada inferior oferece à superior  A definição clara destas interfaces é fundamental no isolamento entre camadas

59 L: holandês Ik hou van mijn tante Carmen L: holandês Ik hou van mijn tante Carmen Fax # --- L: holandês Ik hou van mijn tante Carmen Fax # --- L: holandês Ik hou van mijn tante Carmen Eu gosto da minha tia Carmen Eu gosto da minha tia Carmen L: holandês Ik hou van mijn tante Carmen L: holandês Ik hou van mijn tante Carmen Fax # --- L: holandês Ik hou van mijn tante Carmen Fax # --- L: holandês Ik hou van mijn tante Carmen mensagem Informação para o tradutor remoto Informação para a secretária remota filósofo tradutor secretária I like my aunt Carmen I like my aunt Carmen

60 Aplicação Transporte Rede Enlace Física Aplicação Transporte Rede Enlace Física Aplicação Transporte Rede Enlace Física A BC


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