Conceitos Fundamentais

Apresentação em tema: "Conceitos Fundamentais"— Transcrição da apresentação:

1 Conceitos Fundamentais
Faculdade de Tecnologia SENAC Pelotas Curso Superior de Tecnologia em Redes de Computadores Unidade Curricular – Redes I Prof. Eduardo Maroñas Monks Conceitos Fundamentais

2 Sumário Pré-História das Redes Histórico e Objetivos de redes de dados
Dispositivos Topologias Taxionomia Componentes Redes Atuais Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

3 Pré-História das Redes de Dados
O serviço Pony Express, que funcinou nos Estados Unidos de Abril de 1860 a Outubro de 1861, consistia na entrega de mensagens e encomendas por meio de mensageiros em cavalos. Cada mensageiro cavalgava cerca de 150km e trocava de cavalo a cada 15 km. Este sistema chegava a cobrir 3200 km em cerca de 10 dias. Gravura de 1481. Mensageiros Corredores (Maratona) Com cavalos (Pony Express) Pombos-correio Espelhos Bandeiras Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

4 Pré-História das Redes de Dados
Telégrafos óticos Foi desenvolvido nos princípios da década de 1790 pelo engenheiro francês Claude Chappe. Consistia em transmitir letras, palavras e frases através de um código visualizado por meio de lunetas a partir de três réguas de madeira articuladas colocadas na parte alta de um poste ou edifício. A primeira linha de telégrafos óticos data de 1794 e ligava Paris a Lille, distantes 225 quilômetros. Este sistema teve larga difusão no século XVIII e princípios do século XIX na França, Suécia e em outros países. Estes processos óticos de comunicação dependiam das das condições naturais de visibilidade Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

5 Pré-História das Redes de Dados
Telégrafo Elétrico Com o advento da eletricidade, tornou-se possível a comunicação por impulsos elétricos usando fios como meio físico. Os telégrafos, aparelhos usados na transmissão de mensagens a partir de códigos, foram inventados pelos americanos Joseph Henry e Samuel Morse, em 1835. Samuel Morse foi o primeiro a introduzir as linhas telegráficas no mundo inteiro, baseadas no sistema de pontos e traços na codificação das mensagens (Código Morse). Dez anos depois da construção da primeira linha telegráfica, quase km de fios atravessavam os Estados Unidos. A invenção afetou profundamente o desenvolvimento do oeste americano, tornou as viagens de trem mais seguras e permitiu que homens de negócios conduzissem suas operações mais lucrativamente. Morse Code Translator - Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

6 Pré-História das Redes de Dados
Comunicação com telégrafos Binária, por meio de pontos e traços Equivalência com a tabela do código Morse Mensagens de texto transmitidas estação a estação por meio de uma rede de estações repetidoras Roteamento manual, sendo decidido pelo operador Funcionamento: O operador armazenava (store) a mensagem, encontrava uma nova estação conforme o destino e repassava (forward) a mensagem para a próxima estação. Com o uso de multiplexação por frequência, tornou-se possível o uso de várias mensagens pelo mesmo meio físico. Taxa de transferência, aproximada: 120 bit/s Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

7 Pré-História das Redes de Dados
Linhas telegráficas Telégrafo Manutenção – 1862 Suporte em Redes? Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

8 Pré-História das Redes de Dados
Telefonia Em 10 de Março de 1876, em Boston, Massachussets, nos Estados Unidos, Alexander Graham Bell patenteou o telefone. O advento do telefone tornou as comunicações mais simples e de acesso ao cidadão comum, algo que não tinha acontecido até então. Mas o serviço de telefonia obteve sua preeminente posição entre os serviços de comunicação de forma gradativa. Por exemplo, mesmo nos Estados Unidos não foi antes de 1910 que os ganhos da indústria de telefonia excederam os ganhos do sistema postal. A principal razão para esta demora foi que o telefone teve que criar sua própria infra-estrutura. Em muitos países, a telefonia foi boicotada em prol dos serviços de correio e telégrafos estatais. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

9 Pré-História das Redes de Dados
Telefonia Em relação a custo, por exemplo, em Nova Iorque, no ano de 1900, uma assinatura mensal para os serviços de telefonia residencial era de U$ 20,00 (U$ 2000 nos valores de hoje) e U$ 40,00 (U$ 4000 em valores atuais) para uso comercial, restringindo o uso apenas para usuários corporativos ou usuários domésticos com grande poder aquisitivo. O custo do serviço começou a baixar de forma mais acentuada a partir da automatização das centrais telefônicas entre 1945 e 1969, e do uso de sistemas digitais na década de 80. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

10 Pré-História das Redes de Dados
CURIOSIDADE: O primeiro comutador automático foi inventado por um usuário de telefone, por sua própria necessidade. Por achar que estava sendo prejudicado no seu negócio de pompas fúnebres, o americano Almon Strowger criou um protótipo que eliminava a necessidade de usar operadores humanos na distribuição das chamadas. Ele foi motivado a inventar o comutador automático porque um competidor da sua cidade estava recebendo todas as chamadas de serviço de pompas fúnebres e ele nenhuma. O motivo era que a filha e a mulher do competidor faziam parte de grupo de operadoras do comutador! Comunicação Telefônica Primeira comunicação telefônica Meio físico (um fio) Half-duplex Ponto a ponto Sem sinal de chamada ou discagem No decorrer do tempo, o desenvolvimento da tecnologia permitiu a transmissão full-duplex tornando possível a conversação telefônica. A expansão do sistema foi avançando com o o uso de comutadores (switches). Com o uso de comutadores, não foi mais necessário a ligação física direta entre os telefones dos usuários. No começo, o mecanismo de comutação era exercido por operadores humanos. Desta forma, o telefone do usuário necessitava apenas de uma ligação com o comutador, ao invés de uma ligação direta com outro telefone. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

11 Rede Telefônica Crescimento exponencial do tráfego de dados
Tráfego de voz estabilizado Tráfego de dados mobile deve ultrapassar o de voz até 2011 Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

12 Comparativo entre as abordagens de redes
Função Rede Telegráfica Rede de Telefonia Rede de pacotes (Internet) Serviço básico ao usuário Transmissão de telegramas Transferência bi-direcional em tempos real de sinais de voz Fluxo de dados de forma confiável entre hosts Forma de comutação Mensagens Circuitos Pacotes Terminal Telégrafo, Teletipo Telefone, Modem Computador Representação da Informação Códigos Morse, Baudot, ASCII Voz analógica e digitalizada (PCM) Qualquer informação em formato binário Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

13 Comparativo entre as abordagens de redes
Função Rede Telegráfica Rede de Telefonia Rede de pacotes (Internet) Sistema de transmissão Digital sobre vários meios Analógica ou digital sobre vários meios Endereçamento Endereços geográficos Plano de numeração hierárquico Espaço de endereçamento hierárquico Roteamento Manual Selecionado durante o estabelecimento da chamada Cada pacote de forma independente Multiplexação Caracteres e mensagens Circuitos Pacotes Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

14 Histórico de redes de dados
A história das redes de computadores é complexa. Ela envolveu pessoas do mundo inteiro nos últimos 35 anos. Uma breve linha do tempo: Anos 40, primeiros computadores, invenção do transístor Anos 50, mainframes em grandes instituições, invenção do circuito integrado Anos 60, uso de terminais de acesso a mainframes Anos 60 e 70, surgem os minicomputadores, experiências com redes de pacotes (ARPANET) 1977, surge o computador pessoal – Apple I 1981, surge o IBM PC A partir daí, a disseminação do uso de computadores se torna exponencial Primeiras conexões com computadores pessoais: Uso de modems por meio de linhas telefônicas Conexão ponto a ponto Aparecem os primeiros BBS (Bulletin Board Systems) Master Link BBS Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

15 Objetivos de Redes de Computadores
Inicialmente, compartilhamento de recursos (CPU, Impressoras, Armazenamento) Com a disseminação da Internet e do acesso por banda larga, a comunicação e o compartilhamento de arquivos tornaram-se os focos principais Com o uso de microcomputadores, ao invés de mainframes, houve a necessidade de compartilhar dados entre vários microcomputadores Uso de disquetes, várias cópias dos mesmos arquivos "Sneakernets” As empresas precisavam de uma solução que respondesse satisfatoriamente às três questões abaixo: Como evitar a duplicação de equipamentos e recursos Como se comunicar eficazmente Como configurar e gerenciar uma rede As empresas perceberam que a tecnologia de rede aumentaria a produtividade enquanto lhes economizaria dinheiro. Novas redes foram sendo criadas ou expandidas tão rapidamente quanto surgiam novos produtos e tecnologias de rede. Vídeo: Computer Networks - The Heralds of Resource Sharing Fórum sobre Mainframes Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

16 Objetivos de Redes de Computadores
No início dos anos 80, as tecnologias de rede que surgiram tinham sido criadas usando diferentes implementações de hardware e software. Cada empresa que criava hardware e software para redes usava seus próprios padrões. Estes padrões individuais eram desenvolvidos devido à competição com outras companhias. Incompatibilidade entre os dispositivos Uma das primeiras soluções foi a criação de padrões de redes locais (LAN). Já que os padrões de redes locais ofereciam um conjunto aberto de diretrizes para a criação de hardware e software de rede, equipamentos de diferentes companhias poderiam então tornar-se compatíveis. Isto permitiu estabilidade na implementação de redes locais. Necessidade de comunicação entre empresas remotas, surgem os conceitos de redes de áreas metropolitanas (MAN – Metropolitan Area Network) e de redes de longa distância (WAN – Wide Area Network) Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

17 Comutação de Circuitos
Redes orientadas à conexão de comutação de circuito Forma utilizada pela rede de telefonia Muitas redes de comutação de circuito dão prioridade à manutenção das conexões de circuito existentes, apesar da necessidade de novos circuitos. Neste tipo de rede orientada à conexão, uma vez que um circuito é estabelecido, mesmo que não ocorra comunicação entre as pessoas, o circuito permanece conectado, e os recursos reservados até que uma das partes interrompa a ligação. Já que há uma capacidade finita de criar novos circuitos, é possível ocasionalmente receber uma mensagem de que todos os circuitos estão ocupados e que a ligação não pode ser completada. O custo para criar vários caminhos alternativos com capacidade suficiente para suportar um grande número de circuitos simultâneos e as tecnologias necessárias para recriar dinamicamente circuitos interrompidos no caso de uma falha, levaram os pesquisadores do departamento de defesa americano no projeto da ARPANET a considerar outros tipos de redes. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

18 Comutação de Pacotes Redes sem conexão de comutação de pacotes
Na busca por uma rede que pudesse resistir à perda de uma quantidade significativa de suas instalações de comutação e transmissão, os primeiros criadores da Internet reavaliaram as pesquisas iniciais sobre redes de comutação de pacotes. A premissa para esse tipo de rede é que uma única mensagem pode ser separada em múltiplos blocos de mensagem. Blocos individuais contendo informações de endereçamento indicam tanto o ponto de origem como seu destino final. Usando essa informação inerente, esses blocos de mensagem, chamados pacotes, podem ser enviados através da rede por vários caminhos e podem ser reunidos na mensagem original ao chegar ao seu destino. Uso de pacotes Os próprios dispositivos de rede não sabem o conteúdo dos pacotes individuais; só é visível o endereço do destino final e o próximo dispositivo no caminho para o destino. Nenhum circuito reservado é construído entre emissor e receptor. Cada pacote é enviado independente de um local de comutação para outro. Em cada local, uma decisão de roteamento é feita sobre qual caminho usar para enviar o pacote ao seu destino final. Se um caminho anteriormente usado não estiver mais disponível, a função de roteamento pode dinamicamente escolher o próximo melhor caminho disponível. Como as mensagens são enviadas em pedaços ao invés de em uma única mensagem completa, os pacotes que podem ser perder por ocasião de uma falha podem ser retransmitidos ao destino por caminhos diferentes. Em muitos casos, o dispositivo de destino não percebe que qualquer falha ou redirecionamento ocorreu. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

19 Comutação de Pacotes Os pesquisadores do DoD perceberam que uma rede sem conexão de comutação de pacotes possuía as características necessárias para suportar uma arquitetura de rede resistente e tolerante a falhas. A necessidade de um circuito único reservado do início ao fim não existe em uma rede de comutação de pacotes. Qualquer parte da mensagem pode ser enviada através da rede usando qualquer caminho disponível. Pacotes contendo partes de mensagens de diferentes origens podem navegar juntos na rede ao mesmo tempo. O problema de circuitos não direcionados ou ociosos é eliminado – todos os recursos disponíveis podem ser usados a qualquer hora para enviar pacotes ao seu destino final. Ao fornecer um método para o uso dinâmico de caminhos redundantes, sem intervenção do usuário, a Internet se tornou um método de comunicação escalável e tolerante a falhas. Redes orientadas à conexão Embora as redes sem conexão de comutação de pacotes preencham as necessidades do DoD e continuem sendo a principal infra-estrutura da Internet atualmente, existem alguns benefícios em um sistema orientado à conexão, como o sistema telefônico de comutação de circuito. Como os recursos nos vários locais de comutação são dedicados a fornecer um número finito de circuitos, a qualidade e a consistência das mensagens transmitidas através da rede orientada à conexão pode ser garantida. Outro benefício é que o provedor de serviço pode cobrar os usuários da rede de acordo com o período de tempo em que a conexão está ativa. A habilidade de cobrar os usuários por conexões ativas através da rede é uma premissa fundamental da indústria de serviços de telecomunicações. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

20 Dispositivos Os equipamentos que se conectam diretamente a um segmento de rede são chamados de dispositivos. Estes dispositivos são divididos em duas classificações. Dispositivos de usuário final: computadores, impressoras, scanners e outros dispositivos que fornecem serviços diretamente ao usuário. Também conhecidos como hosts. Dispositivos de rede: são todos os dispositivos que fazem a interconexão de todos os dispositivos do usuário final permitindo que se comuniquem. Os hosts são fisicamente conectados aos meios de rede usando uma placa de rede (NIC). Eles usam esta conexão para realizar as tarefas de enviar de s, imprimir relatórios, digitalizar imagens ou acessar bancos de dados. Uma placa de rede é uma placa de circuito impresso que cabe no slot de expansão de um barramento em uma placa-mãe do computador, ou pode ser um dispositivo periférico. É também chamada adaptador de rede. Cada placa de rede individual transporta um identificador exclusivo, denominado endereço de Controle de Acesso ao Meio (MAC - Media Access Control). Este endereço é usado para controlar as comunicações de dados do host na rede. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

21 Dispositivos Os dispositivos de rede proporcionam transporte para os dados que precisam ser transferidos entre os dispositivos de usuário final. Os dispositivos de rede proporcionam extensão de conexões de cabos, concentração de conexões, conversão de formatos de dados, e gerenciamento de transferência de dados. Exemplos de dispositivos que realizam estas funções são: repetidores, hubs, bridges, switches e roteadores. Exemplos: Um repetidor é um dispositivo de rede usado para regenerar um sinal. Os hubs concentram conexões. Em outras palavras, juntam um grupo de hosts e permitem que a rede os veja como uma única unidade. Os hubs ativos não só concentram hosts, como também regeneram sinais. As bridges, ou pontes, convertem os formatos de dados transmitidos na rede assim como realizam gerenciamento básico de transmissão de dados. As bridges, como o próprio nome indica, proporcionam conexões entre redes locais. As bridges não só fazem conexões entre redes locais, como também verificam os dados para determinar se devem ou não cruzar a bridge. Isto faz com que cada parte da rede seja mais eficiente. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

22 Dispositivos Os switches de grupos de trabalho (Workgroup switches) adicionam mais inteligência ao gerenciamento da transferência de dados. Eles não só podem determinar se os dados devem ou não permanecer em uma rede local, mas como também podem transferir os dados somente para a conexão que necessita daqueles dados. Outra diferença entre uma bridge e um switch é que um switch não converte os formatos dos dados transmitidos. Os roteadores possuem todas as capacidades listadas acima. Os roteadores podem regenerar sinais, concentrar conexões múltiplas, converter formatos dos dados transmitidos, e gerenciar as transferências de dados. Eles também podem ser conectados a uma WAN, que lhes permite conectar redes locais que estão separadas por longas distâncias. Nenhum outro dispositivo pode prover este tipo de conexão. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

23 Topologias Topologias de rede definem a estrutura da rede. Uma parte da definição de topologia é a topologia física, que é o layout efetivo dos fios ou meios físicos. A outra parte é a topologia lógica, que define como os meios físicos são acessados pelos hosts para o envio de dados. As topologias físicas que são comumente usadas são as seguintes: topologia em barramento (bus) usa um único cabo backbone que é terminado em ambas as extremidades. Todos os hosts são diretamente conectados a este backbone. topologia em anel (ring) conecta um host ao próximo e o último host ao primeiro. Isto cria um anel físico utilizando o cabo. topologia em estrela (star) conecta todos os cabos a um ponto central de concentração. topologia em estrela estendida (extended star) une estrelas individuais ao conectar os hubs ou switches. Esta topologia pode estender o escopo e a cobertura da rede. topologia hierárquica é semelhante a uma estrela estendida. Porém, ao invés de unir os hubs ou switches, o sistema é vinculado a um computador que controla o tráfego na topologia. topologia em malha (mesh) é implementada para prover a maior proteção possível contra interrupções de serviço. A utilização de uma topologia em malha nos sistemas de controle de uma usina nuclear de energia interligados em rede seria um excelente exemplo. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

24 Topologias A topologia lógica de uma rede é a forma como os hosts se comunicam através dos meios. Os dois tipos mais comuns de topologias lógicas são: Broadcast - simplesmente significa que cada host envia seus dados a todos os outros hosts conectados ao meio físico da rede. Não existe uma ordem que deve ser seguida pelas estações para usar a rede. A ordem é: primeiro a chegar, primeiro a usar. Exemplo: Ethernet Passagem de token - controla o acesso à rede, passando um token eletrônico seqüencialmente para cada host. Quando um host recebe o token, significa que esse host pode enviar dados na rede. Se o host não tiver dados a serem enviados, ele vai passar o token para o próximo host e o processo será repetido. Exemplos: Token Ring e Fiber Distributed Data Interface (FDDI). Placa FDDI Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

25 Protocolos Como é construída a rede física
Conjuntos de protocolos (protocol suites) são coleções 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 governam a maneira de comunicação entre os dispositivos em uma rede. Os protocolos determinam o formato, temporização, seqüência, e controle de erros na comunicação de dados. Sem os protocolos, o computador não pode criar ou reconstruir o fluxo de bits recebido de outro computador no seu formato original. Os protocolos controlam todos os aspectos de comunicação de dados, que incluem o seguinte: Como é construída a rede física Como os computadores são conectados à rede Como são formatados os dados para serem transmitidos Como são enviados os dados Como lidar com erros Estas regras para redes são criadas e mantidas por diferentes organizações e comitês. Incluídos nestes grupos estão: Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), American National Standards Institute (ANSI), Telecommunications Industry Association (TIA), Electronic Industries Alliance (EIA) e International Telecommunications Union (ITU), anteriormente conhecida como Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique (CCITT). Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

26 Protocolos Os seres humanos frequentemente procuram enviar e receber uma variedade de mensagens usando aplicações de computador; essas aplicações necessitam que serviços sejam oferecidos pela rede. Alguns desses serviços incluem a World Wide Web (www), , envio de mensagens instantâneas e telefonia IP. Os dispositivos interligados por meios físicos para fornecer serviços devem ser governados por regras ou protocolos. No quadro, alguns serviços comuns e o protocolo mais diretamente associado àquele serviço são listados. Protocolos são as regras que os dispositivos de rede usam para se comunicarem. O padrão de indústria de rede atualmente é um conjunto de protocolos chamado TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). O TCP/IP é usado em redes residenciais e comerciais, sendo o principal protocolo da Internet. São os protocolos TCP/IP que especificam os mecanismos de formatação, endereçamento e roteamento que asseguram que nossas mensagens serão enviadas ao receptor correto. Exemplo: Jogo da Velha Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

27 Redes Locais (Local Area Network)
As redes locais consistem nos seguintes componentes: Computadores Placa de Interface de Rede Dispositivos periféricos Meios de rede Dispositivos de rede Redes locais possibilitam que as empresas utilizem a tecnologia para o compartilhamento eficiente de arquivos e impressoras locais, além de possibilitar a comunicação interna. Um bom exemplo desta tecnologia é o . Elas unem dados, comunicações locais e equipamento de computação. Algumas tecnologias comuns à rede local são: Ethernet Token Ring FDDI Charles Spurgeon's Ethernet Web Site Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

28 Redes Geograficamente Distribuídas (Wide Area Network)
As WANs interconectam as redes locais, fornecendo então acesso a computadores ou servidores de arquivos em outros locais. Com a utilização de WANs torna-se possível que os computadores, impressoras e outros dispositivos em uma rede local compartilhem e sejam compartilhados com locais distantes. Redes de longa distância criaram também uma nova classe de trabalhadores conhecidos como telecomutadores, que são pessoas que nunca precisam sair de casa para ir trabalhar. As WANs são projetadas para executar as seguintes ações: Operar em grandes áreas separadas geograficamente. Permitir que os usuários tenham capacidades de comunicação em tempo real com outros usuários Proporcionar que recursos remotos estejam permanentemente conectados aos serviços locais Proporcionar serviços de , World Wide Web, transferência de arquivos e e-commerce Algumas tecnologias comuns à WAN são: Modems, Integrated Services Digital Network (ISDN) , Digital Subscriber Line (DSL ), Frame Relay, Hierarquias digitais T (EUA) e E (Europa): T1, E1, T3, E3, Synchronous Optical Network (SONET) Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

29 Redes Metropolitanas (Metropolitan Area Network)
Uma MAN é uma rede que abrange toda a área metropolitana como uma cidade ou área suburbana. Geralmente consiste em duas ou mais redes locais em uma mesma área geográfica. Por exemplo, um banco com várias sucursais pode utilizar uma MAN. É também possível criar uma MAN usando uma tecnologia de bridge sem fio (wireless) emitindo sinais através de áreas públicas. Rede Comep Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

30 Rede de Armazenamento (Storage Area Network)
Uma SAN é uma rede dedicada de alto desempenho, usada para transportar dados entre servidores e recursos de armazenamento (storage). Por ser uma rede separada e dedicada, ela evita qualquer conflito de tráfego entre clientes e servidores. A tecnologia SAN permite a conectividade em alta velocidade de servidor-a-área de armazenamento, de área de armazenamento-a-área de armazenamento ou de servidor-a-servidor. Este método usa uma infra-estrutura de rede separada que alivia qualquer problema associado à conectividade da rede existente. SANs oferecem os seguintes recursos: Desempenho: SANs permitem um acesso simultâneo de disk arrays ou tape arrays por dois ou mais servidores em alta velocidade, oferecendo um melhor desempenho do sistema. Disponibilidade: SANs já incorporam uma tolerância contra desastres, já que permitem o espelhamento de dados usando uma SAN a distâncias de até 10 quilômetros (6,2 milhas). Escalabilidade: Como uma LAN/WAN, ela pode usar uma variedade de tecnologias. Assim permitindo uma transferência fácil de dados de backup, operações, migração de arquivos, e replicação de dados entre sistemas. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

31 Redes Virtuais Privadas (Virtual Private Network)
Uma VPN é uma rede particular que é construída dentro de uma infra-estrutura de rede pública como a Internet global. Ao usar uma VPN, um telecomutador pode acessar a rede da matriz da empresa através da Internet criando um túnel seguro entre o PC do telecomutador a um roteador da VPN na matriz. OpenVPN - solução Open Source - OpenVPN Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

32 Tipos de VPN Uma VPN é um serviço que oferece conectividade segura e confiável através de uma infra-estrutura de rede pública compartilhada como a Internet. As VPNs mantêm as mesmas diretivas de segurança e gerenciamento como uma rede particular. Elas apresentam o método mais econômico no estabelecimento de uma conexão ponto-a-ponto entre usuários remotos e uma rede de clientes empresariais. Seguem abaixo os três tipos principais de VPNs: Access VPNs: Access VPNs proporcionam o acesso remoto para funcionários móveis e para pequenos escritórios/escritórios domiciliares (SOHO) à Intranet ou Extranet da matriz através de uma infra-estrutura compartilhada. Access VPNs utilizam tecnologias analógicas, de discagem (dial-up), ISDN, DSL (digital subscriber line), IP móvel e de cabo para fazerem a conexão segura dos usuários móveis, telecomutadores e filiais. Intranet VPNs: Intranet VPNs ligam os escritórios regionais e remotos à rede interna da matriz através de uma infra-estrutura compartilhada com a utilização de conexões dedicadas. Intranet VPNs diferem das Extranet VPNs dado que só permitem o acesso aos funcionários da empresa. Extranet VPNs: Extranet VPNs ligam os associados empresariais à rede da matriz através de uma infra-estrutura compartilhada com a utilização de conexões dedicadas. Extranet VPNs diferem das Intranet VPNs dado que só permitem o acesso aos usuários externos à empresa. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

33 Intranet - Extranet Intranet é uma configuração comum de uma rede local. Os servidores Intranet da Web diferem dos servidores públicos da Web dado que os públicos devem ter permissões e senhas corretas para acessarem a Intranet de uma organização. Intranets são projetadas para permitir o acesso somente de usuários que tenham privilégios de acesso à rede local interna da organização. Dentro de uma Intranet, servidores Web são instalados na rede. A tecnologia do navegador Web é usada como uma interface comum para acessar informações tais como dados ou gráficos financeiros armazenadas em formato texto nesses servidores. Extranets se referem aos aplicativos e serviços desenvolvidos para a Intranet, e através de acesso seguro têm seu uso estendido a usuários ou empresas externas. Geralmente este acesso é realizado através de senhas, IDs dos usuários e outros meios de segurança ao nível do aplicativo. Portanto, uma Extranet é uma extensão de duas ou mais estratégias da Intranet com uma interação segura entre empresas participantes e suas respectivas intranets. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

34 Largura de Banda Largura de banda é definida como a quantidade de informações que flui através da conexão de rede durante de um certo período de tempo. Medida em bits por segundo: bit/s É extremamente importante entender o conceito de largura de banda durante o estudo de redes devido às seguintes razões: A largura de banda é finita. Largura de banda não é grátis. A largura de banda é um fator importante na análise do desempenho da rede, na criação de novas redes, e no entendimento da Internet. A demanda por largura de banda está sempre crescendo. Mapa de tráfego da rede RNP Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

35 Largura de Banda Apesar de que a largura de banda pode ser descrita em bits por segundo, geralmente pode-se usar algum múltiplo de bits por segundo. Em outras palavras, a largura de banda é tipicamente descrita como milhares de bits por segundo (Kbit/s), milhões de bits por segundo (Mbit/s), bilhões de bits por segundo (Gbit/s) e trilhões de bits per segundo (Tbit/s). Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

36 Largura de Banda A largura de banda varia dependendo do tipo dos meios físicos assim como das tecnologias de rede local e WAN utilizadas. A física dos meios explica algumas das diferenças. Os sinais são transmitidos através de fio de cobre de par trançado, de cabo coaxial, de fibra óptica e do ar. As diferenças físicas na maneira com que os sinais são transmitidos resultam em limitações fundamentais na capacidade de transporte de informações de um determinado meio. Porém, a largura de banda real de uma rede é determinada pela combinação de meios físicos e das tecnologias escolhidas para a sinalização e a detecção de sinais de rede. Por exemplo, o entendimento atual da física do cabo de cobre de par trançado não blindado (UTP) coloca o limite teórico da largura de banda acima de um gigabit por segundo (Gbit/s). No entanto, na realidade, a largura de banda é determinada pela utilização de Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX, ou 1000BASE-TX. Em outras palavras, a largura de banda real é determinada pelos métodos de sinalização, placas de rede (NICs), e outros itens de equipamento de rede escolhidos. Conseqüentemente, a largura de banda não é somente determinada pelas limitações dos meios físicos. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

37 Largura de Banda Largura de Banda x Vazão (Throughput)
Largura de banda é a medição da quantidade de informações que podem ser transferidas através da rede em certo período de tempo. Largura de Banda x Vazão (Throughput) O throughput se refere à largura de banda real medida, em uma hora do dia específica, usando específicas rotas de Internet, e durante a transmissão de um conjunto específico de dados na rede. Infelizmente, por muitas razões, o throughput é muito menor que a largura de banda digital máxima possível do meio que está sendo usado. Abaixo seguem alguns dos fatores que determinam o throughput: Dispositivos de interconexão Tipos de dados sendo transferidos Topologias de rede Número de usuários na rede Computador do usuário Computador servidor Condições de energia Com a medição constante do throughput, um administrador de redes ficará ciente das mudanças no desempenho da rede e na mudança das necessidades dos usuários da rede. A rede poderá então ser ajustada apropriadamente. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

38 Largura de Banda Geralmente os administradores e projetistas de redes são convidados a tomar decisões relativas à largura de banda. Uma das decisões seria a de aumentar ou não o tamanho das conexões de WAN para acomodar um novo banco de dados. Outra decisão seria se o backbone atual da rede local tem ou não largura suficiente para um programa de treinamento que utilize vídeo streaming. Nem sempre é fácil encontrar as respostas aos problemas como esses, mas o melhor lugar por onde começar é com um simples cálculo de transferência de dados. Usando a fórmula tempo de transferência = tamanho do arquivo / largura de banda (T = S/BW) permite que um administrador da rede faça uma estimativa de vários dos componentes importantes do desempenho da rede. Se for conhecido o tamanho típico do arquivo para um determinado aplicativo, a divisão do tamanho do arquivo pela largura de banda da rede resulta em uma estimativa do tempo mais rápido no qual o arquivo pode ser transferido. Devem ser considerados dois pontos importantes ao fazer estes cálculos. O resultado é apenas uma estimativa, pois o tamanho do arquivo não inclui qualquer encargo adicionado pela encapsulação. É provável que o resultado seja um tempo de transferência na melhor das hipóteses, pois a largura de banda disponível nem sempre está a um máximo teórico para o tipo de rede utilizada. Uma estimativa mais precisa poderá ser obtida se o throughput for substituído pela largura de banda na equação. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

39 Largura de Banda Apesar dos cálculos da transferência de dados serem bem simples, deve-se ter cuidado para usar as mesmas unidades por toda a equação. Em outras palavras, se a largura de banda for medida em megabits por segundo (Mbit/s), o tamanho do arquivo deverá ser em megabits (Mb), e não megabytes (MB). Já que os tamanhos de arquivos são tipicamente dados em megabytes, talvez seja necessário multiplicar por oito o número de megabytes para convertê-los em megabits. Tente responder a seguinte pergunta, usando a fórmula T=S/BW. Não se esqueça de converter as unidades de medição conforme o necessário. O que levaria menos tempo, enviar o conteúdo de um disquete (1,44 MB) cheio de dados por uma linha ADSL (512Kbit/s de download e 256Kbit/s de upload) ou enviar o conteúdo de um disco rígido de 10 GB cheio de dados por uma linha discada com conexão de 48Kbit/s? Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

40 Elementos básicos de redes
O diagrama mostra os elementos de uma rede comum, incluindo dispositivos, meios físicos e serviços, reunidos por regras que funcionam em conjunto para enviar mensagens. Usamos a palavra mensagens como um termo que abrange páginas web, , mensagens instantâneas, ligações telefônicas e outras formas de comunicação possibilitadas pela Internet. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

41 Simbologia Símbolos genéricos são mostrados para:
Switch – o dispositivo mais comum para interligar redes locais Firewall – fornece segurança às redes Roteador – ajuda a direcionar mensagens conforme elas navegam pela rede Roteador sem fio – um tipo específico de roteador normalmente encontrado em redes residenciais Nuvem – usado para resumir um grupo de dispositivos de rede. Link serial – uma forma de interligação WAN, representada por uma seta piscando. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

42 Conexões Para que uma rede funcione, os dispositivos devem estar interligados. As conexões de rede podem ser com ou sem fio. Nas conexões com fio, pode-se usar cobre, que transmite sinais elétricos, ou fibra ótica, que transmite sinais de luz. Nas conexões sem fio, o meio físico é a atmosfera terrestre ou o espaço e os sinais são microondas. Cobre inclui cabos, como fios de telefone com par trançado, cabos coaxiais ou mais comumente, o que é conhecido como cabo UTP de categoria 5 (Par trançado sem blindagem). Fibras óticas, finos fios de vidro ou plástico que transmitem sinais de luz, são outra forma de meio físico de rede. As conexões sem fio podem incluir uma conexão residencial entre um roteador sem fio e um computador com uma placa de rede compatível, a conexão sem fio entre duas estações remotas, ou a comunicação entre dispositivos na terra e satélites. Numa típica viagem através da Internet, uma mensagem pode viajar por meio de uma variedade de meios físicos. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

43 Elementos Básicos de Redes
Mensagens No primeiro passo de sua jornada do computador ao destino, a mensagem instantânea é convertida em um formato que pode ser transmitido pela rede. Todos os tipos de mensagens devem ser convertidos em bits, sinais binários digitais, antes de serem enviadas para seus destinatários. Isso vale para qualquer formato original de mensagem: texto, vídeo, voz ou dados de computador. Quando a mensagem instantânea é convertida em bits, ela está pronta para ser enviada pela rede. Dispositivos O computador é apenas um tipo de dispositivo que pode enviar e receber mensagens pela rede. Vários outros tipos de dispositivos também podem ser conectados à rede para participar de serviços de rede. Entre esses dispositivos estão telefones, câmeras, equipamentos de música, impressoras e consoles de jogos. Além do computador, há inúmeros outros componentes que podem existir entre os dispositivos de origem e de destino. Um componente importantíssimo de uma rede de qualquer tamanho é o roteador. Ele une duas ou mais redes, como uma rede residencial e a Internet, e transmite informações de uma rede à outra. Os roteadores em uma rede têm o objetivo de garantir que a mensagem chegue ao seu destino da maneira mais eficiente e rápida. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

44 Elementos Básicos de Redes
Meio Para enviar nossa mensagem instantânea ao seu destino, o computador deve estar conectado a uma rede local com ou sem fio. Redes locais podem ser instaladas em residências ou empresas, onde possibilitam que computadores e outros dispositivos troquem informações entre si e usem uma conexão comum com a Internet. Redes sem fio permitem o uso de dispositivos de rede em escritórios ou residências, mesmo em áreas externas. Fora de escritórios ou residências, redes sem fio estão disponíveis em locais públicos, como cafés, empresas, quartos de hotel e aeroportos. Várias redes instaladas usam fios para fornecer conectividade. Ethernet é a tecnologia com fio mais comum atualmente. Os fios, chamados cabos, conectam computadores e outros dispositivos que constituem as redes. Redes com fio são melhores para transmitir grandes quantidades de dados em alta velocidade, o que é necessário para suportar multimídia de qualidade profissional. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

45 Elementos Básicos de Redes
Os serviços Os serviços de rede são programas de computador que apóiam as relações humanas. Distribuídos em dispositivos ao longo da rede, esses serviços apóiam ferramentas de comunicação on-line, tais como s, quadros de comunicação/discussão, salas de Chat e o envio de mensagens instantâneas. Um serviço de envio de mensagens instantâneas, por exemplo, fornecido por dispositivos na nuvem, deve ser acessível tanto ao emissor quanto ao receptor. As regras Aspectos importantes das redes que não são nem dispositivos nem meio físico são as regras ou protocolos. Essas regras são os padrões e protocolos que especificam como as mensagens são enviadas, direcionadas através da rede e interpretadas nos dispositivos de destino. Por exemplo, no caso do envio de mensagens instantâneas Jabber, os protocolos XMPP, TCP e IP são importantes conjuntos de regras que possibilitam que nossa comunicação ocorra. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

46 Redes Atuais O papel da rede está evoluindo. A plataforma de comunicação inteligente do futuro oferecerá muito além da básica conectividade e o acesso à aplicações. A convergência de diferentes tipos de rede de comunicação em uma plataforma representa a primeira fase da construção de uma rede inteligente de informação. Atualmente, estamos nessa fase de evolução da rede. A próxima fase será consolidar não somente os diferentes tipos de mensagens em uma única rede, como também consolidar as aplicações que geram, transmitem e protegem as mensagens em dispositivos de rede integrada. Não somente voz e vídeo serão transmitidos pela mesma rede, como os dispositivos que realizam a comutação de telefone e transmissão de vídeo serão os mesmos dispositivos que encaminham mensagens através da rede. A plataforma de comunicação resultante fornecerá funcionalidade de aplicação de alta qualidade a um custo reduzido. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

47 Redes Atuais Tolerância a falhas Escalabilidade
A expectativa de que a Internet esteja sempre disponível aos milhões de usuários que dependem dela requer uma arquitetura de rede projetada e construída para ser tolerante a falhas. Uma rede tolerante a falhas é aquela que limita o impacto de uma falha no hardware ou software e consegue se recuperar rapidamente quando tal falha ocorre. Essas redes dependem de links ou caminhos redundantes entre a origem e o destino de uma mensagem. Se um link ou caminho falha, processos asseguram que as mensagens possam ser instantaneamente encaminhadas por um link diferente invisível aos usuários de cada extremidade. Ambos as infra-estruturas físicas e os processos lógicos que direcionam as mensagens através da rede são projetados para acomodar essa redundância. Essa é uma premissa básica da arquitetura das redes atuais. Escalabilidade Uma rede escalável pode se expandir rapidamente para suportar novos usuários e aplicações, sem causar impacto no desempenho do serviço fornecido aos usuários existentes. Milhares de novos usuários e prestadores de serviços se conectam a Internet a cada semana. A habilidade da rede de suportar essas novas conexões depende de um projeto hierárquico em camadas para a infra-estrutura física subjacente e a arquitetura lógica. A operação em cada camada possibilita que usuários e provedores de serviços sejam inseridos sem causar distúrbios na rede inteira. A evolução tecnológica tem aumentado constantemente a capacidade de transmissão de mensagens e o desempenho dos componentes da infra-estrutura física em cada camada. Essa evolução, juntamente com os novos métodos para identificar e localizar usuários individuais em redes interconectadas, tem possibilitado que a Internet acompanhe o ritmo da demanda dos usuários. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

48 Redes Atuais Qualidade de Serviço (QoS)
A Internet oferece atualmente um nível aceitável de tolerância a falhas e escalabilidade aos seus usuários. Mas novas aplicações disponíveis aos usuários nas conexões de redes criam maiores expectativas quanto à qualidade dos serviços oferecidos. Transmissões de voz e vídeo ao vivo requerem um nível de qualidade consistente e ininterrupta que não era necessário para as aplicações tradicionais de computador. A qualidade desses serviços é medida de acordo com a qualidade de se experimentar a mesma apresentação em áudio ou vídeo pessoalmente. Redes tradicionais de voz e vídeo são projetadas para suportar um único tipo de transmissão e, portanto, são capazes de produzir um nível aceitável de qualidade. Novos requisitos para suportar esta Qualidade de Serviço em rede convergida estão mudando a maneira como arquiteturas de rede são projetadas e implementadas. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

49 Redes Atuais Segurança
A Internet evoluiu de uma rede altamente controlada de organizações educacionais e governamentais para um meio de transmissão de comunicações pessoais e comerciais de amplo acesso. Em consequência, os requisitos de segurança de rede mudaram. As expectativas de segurança e privacidade que resultam do uso da rede para trocar informações de negócios importantes e confidenciais excedem o que a atual arquitetura pode oferecer. A rápida expansão nas áreas de comunicação que não usavam os serviços de redes de dados tradicionais está aumentando a necessidade da segurança embutida na arquitetura de rede. Consequentemente, um grande esforço está sendo dedicado a essa área de pesquisa e desenvolvimento. Enquanto isso, várias ferramentas e procedimentos estão sendo implementados para combater falhas de segurança inerentes à arquitetura de rede. Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

50 Referências KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem top-down. 3ª edição. São Paulo: Addison Wesley, 2007. Cisco Network Academy. CCNA - Módulo 1 – Capítulo 1. The Early History of Data Networks - History of Communications Infrastructures - Nerds Hobbes' Internet Timeline v4.2 Timeline com dados quantitativos do crescimento da Internet ISOC - Internet Society - História da Internet: Histórico da Internet no Brasil - Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas

51 Referências Internet Archive - http://www.archive.org
Timeline of Computer History - Telephone and Telegraph (1946) - Telegram for America (ca. 1956) - Communication (1928) - Communication: A Film Lesson in General Science / Development of Communication (1927) - Long Distance (1941) - Morse Code Translator - Museu do Telefone - Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas