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1Aula : Faculdade Pitágoras Prof. Fabricio Lana Pessoa Rede de Computadores Fundamentos de Redes.

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1 1Aula : Faculdade Pitágoras Prof. Fabricio Lana Pessoa Rede de Computadores Fundamentos de Redes

2 2Aula : Objetivo Conhecer o histórico da evolução dos sistemas computacionais e dos meios de comunicação

3 3AULA : Primordios da comunicação Desde os tempos mais remotos, o homem anseia comunicar-se à longa distância.

4 4AULA : Acesso a informação a qualquer lugar, a qualquer momento Redes Celular, Wifi, WiMax, 3G. Todos querem estar em rede.

5 5Aula : Redes de Computadores é um conjunto de equipamentos que são capazes de trocar informações e compartilhar recursos entre si, utilizando protocolos para se comunicarem e interligados por meios de comunicação.

6 6Aula : Exemplo

7 7Aula : Elementos de uma Rede Equipamentos – Qualquer dispositivo capaz de se comunicar através do sistema de comunicação disponível. Ex. Roteadores; Sistema de comunicação – São os meios de transmissão. Ex. cabo, fibra óptica, ondas de rádio; Protocolos – Conjunto de regras com o fim de organizar a comunicação. Ex. TCP/IP.

8 8Aula : O surgimento das redes Anos 50 - Processamento e acesso centralizados Um único computador de grande porte mantinha, processava e disponibilizava as informações. Processamento em lote (batch). Terminais começam a ser instalados a distância e se comunicar com um computador central Surge a necessidade de segurança e redundância de dados, compartilhamento de conhecimento e recursos, mobilidade. Em meados da década de 1960, o governo dos EUA., por intermédio do Departamento de Defesa, iniciou estudos relacionadas à viabilidade do desenvolvimento de redes de computadores. Surge a ARPANET, que se transformaria mais tarde na Internet

9 Evolução Histórica Anos 60: – Surgiram os terminais interativos. – Acesso ao computador central por meio de linhas de comunicação. – Processamento em tempo compartilhado (time-sharing).

10 Evolução Histórica Anos 70: – Descentralização: – Minicomputadores e microcomputadores podiam se comunicar com o computador de grande porte. – Mais acessíveis e mais fáceis de utilização pelos usuários. Anos 80: – Evolução dos sistemas de comunicação de dados para longa distância; – Expansão de linhas dedicadas. – Uso de satélites. – Integração dos micros às redes de comunicação corporativas (além do processamento local).

11 Evolução Histórica Anos 90: – Compartilhamento de periféricos, programas aplicativos e informações de banco de dados entre microcomputadores. – Interconectividade entre redes. Atualmente: – Internet Ultra-Rápida. – Servidores de usos diversos. – Redes privadas virtuais. – Voz sobre IP. – Evolução do terminal multifuncional.

12 Evolução dos Sistemas Computacionais Computador Móvel

13 Questões para Discussão: 1 - Que motivações levaram ao surgimento das redes? 2 - De acordo com o conceito apresentado, quais componentes constituem uma rede? 3 - Qual é a tendência atual na forma de se organizar as redes ?

14 14Aula : Comunicação de Dados

15 15Aula : Comunicação é o processo pelo qual uma informação gerada de um ponto no espaço e no tempo(fonte) é transmitida para outro ponto(destino) Deve respeitar regras (protocolos e normas) Comunicação 15

16 16Aula : Tipos de Sinais Sinal Análógico F=1/T T Frequência: variação ciclica de uma função no tempo, em Hz ( É a quantidade de ciclos/s) Período: intervalo de tempo em que uma função náo se repete t Sinal Digital

17 17Aula : Banda Passante Para o exemplo ao lado, dizemos que a banda passante do meio de tx ou do canal vai de 300hz a 3700khz. Temos portanto um canal com 3400 hz de largura de banda. A performance de um meio de tx está diretamente relacionada com a faixa de frequências em que ele opera. Esta faixa é chamada de banda passante e é defina pelo intervalo de frequências que sofrem menor atenuação e são preservadas pelo meio de transmissão. banda passante

18 18Aula : Banda Passante A importância da banda passante de um meio físico está no fato de que ela determina a velocidade de transmissão dos dados. C = W log 2 (1+ S/N ) bits/s. Quanto maior a banda passante ou a largura de banda, maior a capacidade e velocidade de um meio de transmissão Shannon demonstrou que a máxima taxa de transmissão de um determinado meio pode ser dada por: Onde: C -> Taxa máxima possível W -> Largura de banda do meio de tx S/N -> Relação Sinal Ruído

19 19Aula : Banda Passante Pequena Largura de Banda A banda passante é o como um cano de água. Quanto mais largo o cano, maior quantidade de água pode passar. Ou ainda, como uma estrada, quanto mais larga, maior a quantidade de veículos que pode suportar

20 20Aula : Banda Passante Grande Largura de Banda Um canal com grande largura de banda, permite portanto a transmissão em altas velocidades. É ai que tem a origem a expressão banda larga associada a uma elevada taxa de transmissão. Entretanto, como veremos a seguir este conceito não está cientificamente correto, pois não se deve confundir os termos Banda Larga e Largura de Banda..

21 21Aula : Banda Passante Grande Largura de Banda Largura de banda é a faixa de frequências que o meio de transmissão transmite. Quanto maior esta faixa, maior a largura de banda e maior a velocidade de transmissão dos dados. A confusão reside no fato de que uma maior largura de banda permite maior velocidade de transmissão, motivo da confusão com o termo banda larga.

22 22Aula : Banda larga" na verdade é a comunicação que utiliza técnicas de multiplexação em frequencia (FDM) para transmissão das informações. Refere–se portanto a técnica de transmissão de multiplos sinais e serviços simultâneos em um mesmo meio de tx, na forma de sinais analógicos, cada qual em sua faixa de frequência. Exemplos: Serviço Net Combo-> voz, dados e TV em um mesmo meio de tx, modulados com transmissão analógica. Velox DONWLOAD UPLOAD Telefone

23 23Aula : O oposto da Banda Larga são as comunicações em "banda base, que são feitas de forma digital. Exemplo: BANDA BASE: Transmisão de dados em Redes Locais Ethernet.

24 24Aula : Sabe-se que tipicamente as linhas telefônicos possuem uma largura de banda de 3kHz e proporcionam transmissões onde nível de potência do ruído é de no mínimo 1 milésimo da potência do sinal que vai ser transmitido. Calcule a velocidade máxima de transmissão dos dados neste canal. Exercício

25 25AULA : 1 As informações que serão transmitidas pode portanto, ser: Voz Vídeo Sensor de Temperatura Sensor de Pressão Código Morse Código ASCII Arquivo Binário ANALÓGICAS/CONTÍNUAS DIGITAIS / DISCRETAS A transmissão pode ser: Transmissão em diferentes frequências do espectro Codificação ANALÓGICA DIGITAL

26 26AULA : 1 - A modulação consiste em, através de um circuito eletrônico, modificar a frequência e a forma do sinal que vai ser transmitido adequando-o as características do meio de transmissão. Modulação -Em qualquer caso, para que sofram menores perdas e alcancem maiores distâncias, os dados precisam ser tradados antes de serem transmitidos. Dizemos então que eles são modulados ou que sofrem modulação.

27 27AULA : 1 A modulação é a modificação de um sinal eletromagnético inicialmente gerado, antes de ser irradiado, de forma que este transporte informação sobre uma onda portadora. Para que possamos enviar os sinais em faixas específicas de frequência, é necessário realizarmos a modulação do sinal.

28 28AULA : 1 É interessante notar que muitas formas de comunicação envolvem um processo de modulação. Exemplo: nossa voz -> 300hz a hz Depois de modulada em FM, por exemplo, 102,1 KHz Modulação: Exemplo

29 29AULA : 1 Modem. - >dispositivo eletrônico que modula um sinal digital em uma onda analógica, e transmite pela linha telefônica. Na recepção este dispositivo demodula o sinal analógico e o reconverte para o formato digital original... Modulação: exemplo O nome Modem vem justamente da junção das palavras modulador e demodulador.

30 30AULA : 1 Modulação: exemplo HDSL - > Além de adequar as características do sinal ao meio de transmissão, o processo de modulação permite a transmissão simultânea de múltiplas informações (MULTIPLEXAÇÃO) em um mesmo canal.

31 31AULA : 1 Porque transmitir os sinais na forma analógica se ao final de tudo vamos trabalhar com bits? -Atenuação -Largura de banda limitada, filtra algumas frequências do sinal digital, -Pode-se portanto atingir maiores distâncias, quando transmitimos um sinal na forma analógica. -Multiplexação de diferentes sinais

32 32AULA : 1 QUADRO GERAL

33 33AULA : 1 -Ao final do processo, o sinal transmitido tem a forma analógica. Modulação AM Modulação ASK TRANSMISSÃO ANALÓGICA

34 34AULA : 1 TRANSMISSÃO DIGITAL Neste caso, estamos transformando um sinal de voz em um sinal digital, por meio de uma técnica chamada PCM. Vantagens sobre transmissão analógica Repetidores regeneram o sinal Técnicas de Processamento Digital de Sinais compressão e tratamento digital da informação Convergência de serviços PCM -Ao final do processo, o sinal transmitido tem a forma digital. Voz

35 35AULA : 1 TRANSMISSÃO DIGITAL Codificação Por fim, quando transformamos um sinal digital em outro com características diferentes, mas também digital, temos o processo de codificação. Exemplo :Modem digital ou banda base

36 36AULA : 1 TRANSMISSÃO DIGITAL EXEMPLO Codificação Manchester –Cada tempo de bit é dividido pela metadade –Resovle o problema de longa sequências de 0s ou 1s e sincronização –Utilizada nas redes Ehternet de 10 Mbps

37 37AULA : 1 TRANSMISSÃO DIGITAL EXEMPLO CODIFICAÇÃO 4B5B –Para evitar longas sequências de 0s ou 1s, cada grupo de 4 bits é convertido em um código de 5 bits, garantindo no mínimo uma transição a cada 4 bits –Utilizada nas redes Ehternet de 100 Mbps –Também utilizada nas redes a 1Gbps (8B/10B)

38 38AULA : 1 TRANSMISSÃO DIGITAL EXEMPLO CODIFICAÇÃO PAM –Utiliza diferentes níveis de amplitude para representar uma sequência de dados –Utilizada nas redes Ehternet 100Mega 1Gigabit e em testes de redes 10Gigabit.

39 39AULA : 1 Vantagens -Como não possuem o conversor A/D possuem menor custo - Sinais digitais são muito menos sensíveis a interferências ou ruídos - É possível transmitir mais informação através de sistemas digitais do que em sistemas analógicos. (compressão e multiplexãção) - Podem ser enviados diretamente a computadores, que são equipamentos que utilizam sistemas digitais. Desvantagens -Restrições de alcance TRANSMISSÃO DIGITAL

40 40Aula : A comunicação pode ocorrer de diferentes modos: 40

41 41Aula : Modos de transmissão (analógico e/ou digital) 41

42 42Aula : Modos de transmissão (analógico e/ou digital) 42

43 Serial x Paralela Paralela: Os bits da informação são enviados através de vários caminhos simultaneamente. Exemplo. Comunicação paralela entre um computador e uma impressora TXRX

44 Serial x Paralela Serial: Os bits são transmitidos um a um em seqüência, pois só existe um caminho ou um único fio entre transmissor e receptor TXRX

45 Comunicação Assíncrona e Síncrona Na comunicação assíncrona, um remetente e um receptor não sincronizam antes de cada transmissão, ou seja, não existe um intervalo de tempo fixo entre os bits ou dados transmitidos. Utilizada em redes mais antigas e de baixa velocidade (linha discada). Na comunicação síncrona, o remetente e o receptor devem estar sincronizados, ou seja, os bits serão enviados sempre em intervalos de tempo constantes. Quando não houver dados a serem enviados, o transmissor continua enviado algum caracter na linha mantendo o ritmo da transmissão. Utilizada em redes de maior velocidade ( Ex. 2 Mbps)

46 Classificação das Redes e dos Tipos de Comunicação

47 Orientada a Conexão Análogo ao sistema telefônico: – Tira o telefone do gancho e disca o número / Estabelece uma conexão. – Fala / Usa a conexão. – Desliga / Libera a conexão. A conexão funciona como um caminho único entre origem e destino, onde, ao se inserir bits numa extremidade os mesmos serão recebidos pelo receptor, na mesma ordem. Pode ser Permanente ou Temporária

48 Não Orientada a Conexão Análogo ao sistema postal: – Cada correspondência possui o endereço de destino. – Se duas ou mais correspondências forem enviadas, a partir de um mesmo emissor, para o mesmo destino, podem chegar fora de ordem. Não existe uma conexão criada entre origem e destino, sendo assim, os pacotes podem ser encaminhados por caminhos diferentes e chegarem em ordens diferentes no destino. Exemplo: Internet

49 Área de Abrangência LAN (Local Area Network): Pequeno número de computadores em áreas restritas (pequenas distâncias entre eles) Redes Locais MAN (Metropolitan Area Network): Médio número de computadores em áreas de grande porte (cidades) Redes Metropolitanas WAN (Wide Area Network): Grande número de computadores em áreas envolvendo várias cidades e/ou países Redes de Amplo Alcance

50 Área de Abrangência

51 TOPOLOGIAS DE REDES

52 Topologia de Conexão A topologia de uma rede é um diagrama que descreve como seus elementos estão conectados (disposição geométrica). Esses elementos são chamados de nós, e podem ser computadores, impressoras e outros equipamentos. Seja qual for a topologia utilizada, é preciso que sempre exista um caminho através de um meio de transmissão, ligando cada equipamento a todos os demais equipamentos da rede.

53 A topologia física é determinada pela maneira como os equipamentos são fisicamente conectados. Esta relacionada a modo pelo qual são distribuídos, organizados e conectados cabos e placas de rede. Topologia Física 53

54 Topologia Física

55 Barramento Também conhecida como linear, na topologia em barra todos os computadores são conectados ao mesmo meio de transmissão em SÉRIE.

56 Apresenta uma dificuldade de expansão: se um novo equipamento for adicionado à rede, pode ser preciso fazer um remanejamento de cabos. Se um cabo for desconectado, toda a rede fica inoperante. Cada nó conectado à barra pode ouvir todas as informações transmitidas. Ex. Redes Cabo Coaxial Antiga – 10base5 Barramento

57 Colisão no Barramento A colisão é um evento que ocorre freqüentemente nestas redes, quando dois computadores tentam enviar informações no mesmo instante Elas são normais no funcionamento da topologia barramento, mas se forem muito freqüentes, o desempenho da rede será prejudicado

58 Tratamento da Colisão Quando um computador deseja transmitir, ele avalia se a linha está disponível e inicia a transmissão Se dois computadores iniciarem a transmissão ao mesmo tempo utilizando o mesmo barramento, haverá a colisão Os computadores envolvidos na colisão irão aguardar um intervalo de tempo aleatório e tentar novamente Esse método é o utilizado pelo CSMA/CD em redes locais, que será visto com mais detalhes nas unidades seguintes.

59 Anel

60 As ligações são ponto-a-ponto e operam num único sentido de transmissão (comunicação simplex) Uma mensagem deverá circular pelo anel até que chegue ao módulo de destino, sendo passada de estação em estação, obedecendo ao sentido definido pelo anel A comunicação é baseada na troca de tokens (fichas) autorizações para comunicação. Cada máquina só irá transmitir no momento que ocorrer a passagem do token na sua porta São redes conhecida como Token Ring (IEEE 802.5).

61 Estrela

62 Nesta topologia existe um dispositivo central, comumente chamado de concentrador, por onde passa todo o tráfego da rede. Normalmente apresenta uma maior confiabilidade, já que a parada de uma única estação não prejudica toda a rede. Proporciona maior facilidade de manutenção, uma vez que permite a identificação setorizada de problemas e para as intervenções não é necessário parar toda a rede. Apresenta uma maior quantidade de cabos e a falha do equipamento central pode provocar a paralisação total da rede

63 Comparação entre as Topologias

64 As topologias lógicas descrevem a maneira como a rede transmite informações de um equipamento para outro. Esta relacionada ao modo pelo qual os equipamentos fazem acesso ao meio de transmissão. Isto determinará o protocolo que será utilizado, o formato do pacote, o método de transferência, entre outras informações. Vale observar que para uma mesma configuração de topologia, poderemos ter diferentes classificações para sua disposição física e lógica, conforme apresentado a seguir e detalhamento dos protocolos na unidade 2. Topologia Lógica 64

65 Topologia lógica em barramento HUB Física em Estrela

66 Topologia lógica em Estrela Swicth

67 Topologia lógica em Anel Física em Estrela


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