Inicio dos trabalhos.....

Apresentação em tema: "Inicio dos trabalhos....."— Transcrição da apresentação:

1 Inicio dos trabalhos....

2 Classificação de redes
Duas dimensões importantes: Tecnologia de transmissão Escala

3 Tecnologia de transmissão
Redes de difusão (Broadcast networks); e Redes ponto-a-ponto (Point-to-point Networks).

4 Redes de difusão Redes de difusão apresentam as seguintes características: Canal único de comunicação, compartilhado por todas as máquinas da rede; Tráfego de pequenas mensagens, chamadas às vezes de pacotes, enviadas por uma máquina e recebidas por todas; Pacotes com campo de endereço que especifica para que máquina o mesmo deve ser entregue (unicasting);

5 Redes de difusão Unicast Broadcasting Multicasting

6 Redes ponto-a-ponto Redes ponto-a-ponto apresentam as seguintes características: Canal exclusivo de comunicação para interligação de quaisquer duas máquinas na rede; Tráfego de pacotes enviados por uma máquina origem para uma única máquina destino; Para ir de uma origem para um destino um pacote pode ter de passar por uma ou mais máquinas intermediárias; Múltiplas rotas, de diferentes custos (tamanho, velocidade, atraso), podem existir entre uma origem e um destino, de modo que algoritmos de roteamento (escolha da melhor rota) desempenham um papel relevante nessas redes.

7 Escala redes pequenas, localizadas em uma mesma região geográfica, tendem a usar transmissão por difusão; redes grandes e geograficamente espalhadas usam transmissão ponto-a-ponto.

8 REDES LOCAIS DE COMPUTADORES (LOCAL AREA NETWORK – LAN)
Redes privadas, localizadas em um único prédio ou campus de poucos quilômetros de tamanho; Se distinguem dos outros tipos de rede por três características: Seu tamanho restrito; Sua tecnologia de transmissão; e Sua topologia.

9 A tecnologia de transmissão se caracteriza, normalmente, por:
Um canal de comunicação simples ao qual são conectadas todas as máquinas; Velocidade de transmissão da ordem de 100, Mbps (Gigabit Ethernet) ou Mbps (10 GigE) com baixo atraso (dezenas de microsegundos) e poucos erros; Avanços recentes permitem velocidades ainda maiores com baixo investimento.

10 As topologias mais utilizadas são:
Barramento, onde, em um dado instante, uma máquina tem e permissão de transmitir e todas as outras não podem transmitir Com mecanismo de arbitragem usado para resolver conflitos quando duas ou mais máquinas quiserem transmitir ao mesmo tempo; Esse mecanismo pode ser centralizado ou distribuído; IEEE 802.3, mais conhecido como Ethernet, é uma rede de difusão baseada em barramento bastante conhecida. Anel, que apresenta um mecanismo de transmissão semelhante ao usado no barramento; IEEE 802.5, mais conhecido como IBM token ring, é uma rede de difusão baseada em anel bastante conhecida.

11 Estrela interliga computadores através de switches ou qualquer outro concentrador/comutador.
É caracterizada por um elemento central que "gerencia" o fluxo de dados da rede, estando diretamente conectado (ponto-a-ponto) a cada nó, daí surgiu a designação "Estrela". Hierarquica ou em árvore, possui uma série de barramentos interconectados. Cada ramificação significa que o sinal deverá se propagar por dois caminhos diferentes. Esta topologia é muito usada para supervisionar aplicações de tempo real, como algumas de automação industrial e automação bancária. Quando uma operação exige acesso a informações que não estão disponíveis na agência, elas são buscadas no computador central. Se este não tiver acesso direto a estas informações, redicionará a busca para outro computador da rede que as detém.

12 Malha Todos os nós estão atados a todos os outros nós, como se estivessem entrelaçados.
Vários caminhos possíveis por onde a informação pode fluir da origem até o destino O tempo de espera é reduzido e eventuais problemas não interrompem o funcionamento da rede Um problema encontrado é em relação às interfaces de rede, já que para cada segmento de rede seria necessário instalar, em uma mesma estação, um número equivalente de placas de rede Uma vez que cada estação envia sinais para todas as outras com frequência, a largura da banda de rede não é bem aproveitada. Redes Hibridas ou Mistas União de mais de um tipo

13

14 Redes de difusão podem ser divididas em estáticas e dinâmicas (dependendo de como o canal de transmissão é utilizado): Estáticas: dividem o tempo disponível do canal em intervalos discretos e usam um algoritmo de distribuição circular: permitindo que cada máquina transmita somente quando recebe um intervalo de tempo; desperdiçam capacidade do canal quando uma máquina não tem nada para transmitir durante o intervalo de tempo que lhe foi atribuído; Dinâmicas: um mecanismo de arbitragem (centralizado ou distribuído) recebe requisições de utilização do canal e as atende ou não de acordo com a ocupação do canal.

15 REDES METROPOLITANAS (METROPOLITAN AREA NETWORK – MAN)
Basicamente são uma versão maior das Redes Locais, usando tecnologias semelhantes; Suportam, em geral, dados e voz (telefonia), podendo estar associadas à rede de televisão via cabo; Redes Wireless se enquadram em redes MAN

16 MAN

17 REDES DE LONGA DISTÂNCIA (WIDE AREA NETWORK – WAN)
Espalham-se por uma área geográfica grande: p.ex. um país; Máquinas são conectadas por uma subrede de comunicação, cujo trabalho é transportar mensagens de máquina a máquina, como um sistema telefônico; Como separam os aspectos puros de comunicação (subrede) dos aspectos das aplicações (máquinas), seu projeto é mais simplificado.

18 WAN

19 Na maioria das WANs, a subrede consiste de dois componentes distintos:
Linhas de transmissão, também chamados de circuitos, canais ou troncos, que transportam bits entre elementos da rede; Elementos de comutação, computadores especializados, usados para conectar duas ou mais linhas de transmissão: escolhendo sempre o melhor caminho para os dados percorrerem para chegar ao seu destino; São chamados de vários nomes: Nós de comutação de pacotes; Sistemas intermediários; Comutadores de dados; Roteadores (termo preferido).

20 ponto-a-ponto; e ponto-a-multiponto.
Em uma Rede de Longa Distância, a subrede de transmissão pode ser organizada como: ponto-a-ponto; e ponto-a-multiponto.

21 Na forma ponto-a-ponto, a transmissão de dados entre duas máquinas que não compartilham um canal de comunicação se dá pela utilização de máquinas intermediárias: em um princípio de organização de subrede chamado de ponto-a-ponto (point-to-point) ou de armazena-e-segue (store-and-forward) ou comutação de pacote (packet-swithing). Na forma ponto-a-ponto uma consideração importante de projeto é a topologia de conexão de roteadores.

22 Na forma ponto-a-multiponto, um sistema de satélites ou de rádio é usado como difusor dos dados
Exemplo de Rede ponto-a-multiponto

23 REDES SEM FIO O crescimento do uso dos dispositivos vem proporcionando um interesse cada vez maior em redes sem fio (wireless networks). Uma rede totalmente baseada em ondas eletromagnéticas

24 SOFTWARE PARA REDES DE COMPUTADORES
As primeiras redes de computadores foram projetadas tendo: Hardware como a preocupação principal; Software como um coadjuvante; Essa estratégia não funciona mais hoje em dia: O software é considerado uma das partes mais importantes na concepção de novas tecnologias de redes de computadores;

25 Para reduzir a complexidade de projeto:
A maioria das redes são organizadas como uma série de camadas ou níveis, cada uma construída sobre a outra; O número de camadas, o nome, o conteúdo e a função de cada camada varia de rede para rede, embora em todas as redes, o objetivo de cada camada seja oferecer para a camada superior certos serviços, liberando a camada superior de se preocupar com os detalhes de implementação desses serviços;

26 A camada N de uma máquina da rede desenvolve uma troca de dados com a camada N de outra máquina;
As regras e convenções que regem essa troca de dados são conhecidas como protocolos da camada N.

27 Basicamente, um protocolo é um acerto entre as partes que se comunicam sobre como a comunicação deve se desenvolver Quem fala primeiro? Como se identificar um para o outro? Se um não entender uma dada mensagem, como proceder para pedir a repetição da mesma? etc.

28 Um exemplo de uma rede em cinco níveis pode ser visto na figura abaixo.
Camadas, protocolos e interfaces

29 Um conjunto de camadas e protocolos de comunicação entre camadas do mesmo nível define uma Arquitetura de Rede. Por exemplo, a Internet usa a arquitetura TCP/IP. Uma lista de protocolos usados por um certo sistema define uma Pilha de Protocolos.

30 Exemplo de fluxo de informação na arquitetura de 5 camadas

31 CONSIDERAÇÕES DE PROJETO PARA AS CAMADAS
Várias considerações dever ser feitas no projeto das camadas do software de redes. Algumas das mais importantes são: Identificação de máquinas e/ou processos: uma rede congrega vários computadores, alguns dos quais têm múltiplos processos, logo é preciso existir um mecanismo de endereçamento de máquinas e processos entre os computadores de uma rede; Formas de transmissão de dados: como os dados trafegam na rede quando se dá a comunicação entre duas máquinas? Mão única (simplex): transmissão somente em um sentido no canal de transmissão; Mão dupla alternada (half-duplex): transmissão em ambos os sentidos, um sentido de cada vez; Mão dupla total (full-duplex): transmissão em ambos os sentidos, ao mesmo tempo.

32 Controle de erro: como os canais de comunicação não são totalmente confiáveis, é necessário algum tipo de controle de erros para garantir confiabilidade nas comunicações; Seqüênciamento: dado que nem todo canal de transmissão preserva a ordem das mensagens, algum tipo de controle de sequenciamento deve existir para permitir ao receptor reordenar as mensagens antes de entregá-las ao programa aplicativo;

33 Controle de mutiplexação: como aglutinar pequenas mensagens em blocos maiores para melhor aproveitar a capacidade de um canal de comunicação? Controle de encaminhamento de dados: que caminho uma mensagem deve seguir quando existe mais de um disponível para se atingir um mesmo destino? Algoritmos de tomada de decisão (roteamento) devem ser usados para esse fim.

34 Controle de fluxo: como informar a um emissor rápido que um receptor lento não comporta mais mensagens? Controle de fragmentação: como transmitir mensagens longas sobre canais de comunicação com limitações no tamanho dos blocos de dados que eles podem transmitir?

35 SERVIÇO ORIENTADO À CONEXÃO E SERVIÇO NÃO ORIENTADO À CONEXÃO
Serviço Orientado à Conexão (Connection-Oriented): É aquele onde o usuário do serviço precisa estabelecer uma conexão (trocar dados de controle) com a entidade par na máquina destino antes de enviar mensagens para a mesma. Após encerrar a transferência de mensagens, deve encerrar a conexão de forma explícita; O aspecto essencial da conexão é que ela atua como um tubo: o emissor coloca objetos (bits) em uma ponta, e o receptor os recebe na outra ponta, na mesma ordem; É um serviço confiável de entrega de dados (baseado na confirmação de recebimento);

36 SERVIÇO ORIENTADO À CONEXÃO E SERVIÇO NÃO ORIENTADO À CONEXÃO
Serviço não orientado à Conexão ou sem conexão (Connectionless): É aquele onde o usuário do serviço envia mensagens para a entidade par na máquina destino sem comunicação prévia; O aspecto essencial da transmissão é que cada mensagem trafega com informações completas do destinatário e cada mensagem pode seguir caminhos distintos na rede, podendo chegar ou não ao seu destino; É um serviço não confiável de entrega de dados.

37 OSI – Modelo em camadas Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de software de rede. Evita que as modificações em uma camada afetem as outras, possibilitando maior rapidez no seu desenvolvimento. Cada camada OSI individual tem um conjunto de funções que ela deve executar para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem a um destino em uma rede.

38 O Modelo OSI – Transmissão de dados
7 6 5 4 3 2 1 Aplicação Rede Enlace Físico Apresentação Sessão Transporte Dados A partir da aplicação do usuário, a informação a ser transmitida será submetida a funções em cada camada do modelo OSI, podendo receber um cabeçalho que adiciona instruções para orientar a camada funcional equivalente no equipamento destino. Este processo é denominado encapsulamento dos dados e ocorre até que o quadro da camada de enlace é encaminhado através do meio físico para o equipamento destino. Quando o pacote chega ao seu destino, as instruções (contidas no cabeçalho) são retiradas à medida que o pacote “sobe” pelas camadas do modelo OSI, até a sua chegada à camada de Aplicação. Este é o processo de desencapsulamento dos dados. Cada camada do modelo OSI provê serviços para a camada imediatamente acima. Por exemplo, a camada de Rede escolherá a melhor rota para “encaminhar” o dado da camada de Transporte, que por sua vez fará um “túnel lógico” fim-a-fim, garantindo o transporte dos dados para a camada de Sessão. É importante notar que nem todas as arquiteturas de rede implementam as sete camadas do modelo OSI separadamente. Cada arquitetura implementa as funções de cada camada através de protocolos específicos.

39 Redução de custo, devido à padronização de produtos;
O Modelo OSI – Principais vantagens Redução de custo, devido à padronização de produtos; Permite independência no desenvolvimento de software e hardware; Agiliza a adoção de novas tecnologias; Facilita a detecção e correção de problemas na rede; Utilizado como referência para as diversas arquiteturas de rede. 7 Aplicação 6 Apresentação 5 Sessão 4 Transporte 3 Rede 2 Enlace 1 Físico A ISO (International Organization for Standardization) é uma organização internacional que estabelece padrões de comunicação, tendo definido seu modelo de sistemas abertos OSI (Open System Interconnection) em 1978. Os elementos da rede corporativa, ao se enquadrarem no modelo OSI, permitem que os dados sejam transmitidos transparentemente de um nó da rede para outro. O modelo OSI não contém nenhum requisito de implementação, servindo apenas como referência (framework) para os desenvolvedores de sistemas em rede. A divisão em níveis simplifica o projeto de rede, facilita a depuração de problemas, permite o desenvolvimento de cada nível independentemente e agiliza a adequação às novas tecnologias de rede.

40 Unidades de Dados utilizadas pelo modelo OSI
7 Aplicação 6 Apresentação Mensagem 5 Sessão 4 Transporte Segmento 3 Rede Datagrama 2 Enlace Quadro 1 Físico Bit No processo de comunicação entre elementos na rede a informação sai da aplicação do usuário e atravessa as diversas camadas funcionais apresentadas no modelo OSI sob a forma de uma Unidade de Informação, denominada PDU (Protocol Data Unit). Cada camada funcional possui o seu PDU que, genericamente, é chamado de pacote. A partir da camada de transporte cada PDU recebe um nome específico, identificando-o conforme as funções que devem ser executadas em cada camada. O PDU da camada de transporte é chamado de Segmento, como por exemplo Segmento TCP. O PDU da camada de rede é chamado de Datagrama ou Pacote, como por exemplo Datagrama IP. O PDU da camada de enlace é chamado de Quadro (Frame), como por exemplo Frame Ethernet. Na camada física a informação a ser transportada é codificada como uma seqüência de bits.

41 O Modelo OSI – Principais funções das Camadas
7 Aplicação APLICATIVOS 6 Apresentação SINTAXE 5 Sessão SINCRONIZAÇÃO (MENSAGENS) 4 Transporte EMPACOTEAMENTO (SEGMENTOS) 3 Rede ROTEAMENTO (DATAGRAMAS) 2 Enlace CONTROLE DE ERROS (QUADROS) 1 Físico TRANSMISSÃO (BITS)

42 Exemplo de aplicação do modelo OSI: Configuração de Redes Locais.
LAN 1 LAN 2 Host Host Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 Roteador Roteador Switch Switch Hub Hub Hub – Implementa o barramento de interligação dos Host na Camada Física (Por exemplo: Ethernet); Switch – Comutador de Camada 2 (Enlace), fazendo a interligação entre os segmentos de uma Rede Local. Roteador – Comutador que encaminha tráfego através da rede Wan, atuando junto à Camada 3 ( Rede).

43 O modelo TCP/IP

44 Comparação Arquitetura OSI Arquitetura TCP/IP Aplicação Apresentação
Sessão Transporte Transporte Rede Internet Enlace Rede Físico

45 Funções de identificação do meio e acesso ao meio
Camada de Rede Camada de abstração de hardware interface com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, etc). Equivalente às camadas 1 e 2 (física e enlace) do modelo OSI Funções de identificação do meio e acesso ao meio LAN: IEEE 802.3, 802.4, 802.5, etc. WAN: X.25, HDLC, etc. Aplicação Transporte Internet Rede

46 Camada Internet Estabelece a troca de pacotes sem conexão através da malha da rede física. Roteamento entre as diferentes sub-redes, assim como funções para evitar congestionamento. Padronizado em um formato de pacote e protocolo IP - Internet Protocol. Aplicação Transporte Internet Rede

47 Aplicação Transporte Internet Rede
Camada de transporte Permite a dois pontos da rede estabelecerem uma conversação. Exatamente igual OSI TCP (Transmission Control Protocol) provê um serviço confiável e orientado à conexão. Implementa um mecanismo de checksum. UDP (User Datagram Protocol) provê um serviço não-confiável e não orientado a conexão, com melhor tempo de resposta Aplicação Transporte Internet Rede

48 Camada de aplicação Reúne os protocolos que fornecem serviços de comunicação ao sistema ou ao usuário. Pode-se separar os protocolos de aplicação em: Protocolos de serviços básicos: fornecem serviços para atender as próprias necessidades do sistema de comunicação TCP/IP: DNS, DHCP Protocolos de serviços para o usuário: FTP, HTTP, Telnet, SMTP, POP3, IMAP e outros Aplicação Transporte Internet Rede