Students To Business 2007 Instrutor: Flávio de Andrade Neto

Fundamentos de Rede Arquitetura de Rede Aula 01 Fundamentos de Rede Arquitetura de Rede

Representação Binária 1 bit é a menor unidade de informação no sistema computacional 1 Caractere = 8 bits Caractere Representação Binária A 01000001 B C 01000011 D 01000100 E 01000101 F 01000110 G 01000111 Quando os computadores enviam estados LIGADOS/DESLIGADOS através de uma rede, as ondas de rádio ou de luz são utilizadas para representar os 1s e 0s. Note que cada caractere possui um conjunto singular de oito dígitos binários designado para representar o caractere. O ASCII (American Standard Code for Information Interchange) é o código mais freqüentemente utilizado para representar dados alfanuméricos em um computador.

Apresentação binária dos dados Computadores trabalham com linguagem binária. Seres humanos utilizam o sistema numérico decimal. Necessidade de conversão dos números binários para números decimais e vice-versa.

Conversão Decimal -> Binária Encadeamento de divisões por 2 Simples Fácil entendimento Tomemos como exemplo o numero 156: 156 /2 0 78 /2 0 39 /2 1 19 /2 1 9 /2 1 4 /2 0 2 /2 0 1 10011100 = 156 Executar juntamente com os alunos a operação e passar exercício para fixação do processo.

Conversão Binária -> Decimal Os números binários podem ser convertidos em números decimais multiplicando os dígitos binários pelo número base do sistema, o qual é Base 2, e elevando-os ao expoente da sua posição. Como exemplo, utilizaremos a representação binária 01110000 0 x 20 = 0 0 x 21 = 0 0 x 22 = 0 0 x 23 = 0 1 x 24 = 16 1 x 25 = 32 1 x 26 = 64 0 x 27 = 0 +__________ = 112 Executar juntamente com os alunos a operação e passar exercício para fixação do processo.

O que é uma rede? Podemos definir o conceito de rede como sendo um agrupamento de entidades que se comunicam, trocam e compartilham informações entre si.

O que é uma rede de computadores? Redes de computadores seria o agrupamento de ativos (computadores, comutadores, roteadores, entre outros) que utilizam regras de comunicação (protocolos) para o compartilhamento de informações e recursos entre si.

Benefícios de uma Rede Compartilhamento de informações Administração Compartilhamento de hardware e software Administração e suporte centralizados

Funções dos computadores em uma rede Banco de dados Computador cliente Servidores de serviços de diretório Servidores de emails Servidores de banco de dados Servidores de fax Serviços de arquivos e impressão

Tipos de Rede Ponto a Ponto Cliente Servidor

Escopos das Redes Rede Local LAN Rede de Longa Distancia (MAN, WAN)

Adaptadores de rede Receber dados e convertê-los em sinais elétricos Receber sinais elétricos e convertê-los em dados Determinar se os dados recebidos são de um computador em particular Controlar o fluxo de dados pelo cabo Uma placa de rede (NIC), ou adaptador de rede, oferece capacidades de comunicações nos dois sentidos entre a rede e um computador pessoal. Em um sistema de computação desktop, é uma placa de circuito impresso que reside em um slot na placa-mãe e provê uma interface de conexão ao meio de rede . Em um sistema de computação laptop, é normalmente integrada ao laptop ou disponível em um cartão PCMCIA, que é pequeno do tamanho de um cartão de crédito . A placa de rede utilizada precisa ser compatível com o meio físico e com os protocolos utilizados na rede local.

NIC – Network Interface Card

Cabos de rede Tipos de cabos Par trançado 10BaseT Coaxial Fibra ótica Coaxial ThinNet ThickNet 10Base2, 10Base5 Par trançado Sem blindagem (UTP) Blindado (STP) 10BaseT

Exemplos de meios de transmissão

Testando a Conectividade - PING O ping é um programa básico que verifica se um endereço IP particular existe e pode aceitar requisições. O acrônimo de computação ping significa Packet Internet or Inter-Network Groper. O nome foi concebido para ser comparável ao termo usado em submarinos para o som de um pulso de sonar retornando de um objeto submerso. -t Dispara contra o host especificado até ser interrompido. Para ver estatísticas e continuar, CTRL-Break; para terminar, CRTL-C. -a Resolve endereços para nomes de host. -n num N£mero de requisições de eco a enviar. O valor padrão ‚ 4. -l tamanho Envia o tamanho do buffer. -f Ativa o sinalizador de nÆo-fragmenta‡Æo no pacote. -i TTL Define o tempo de vida. -v TOS Define o tipo de servi‡o. -r num Rota dos pacotes para <num> saltos. -s num Data e hora para <num> saltos. -j lista_hosts Rota ampliada de origens definida em <lista_hosts>. -k lista_hosts Rota restrita de origens definida em <lista_hosts>. -w tempo_limite Tempo limite em milissegundos a aguardar para cada resposta Uso: ping [-t] [-a] [-n count] [-l size] [-f] [-i TTL] [-v TOS] [-r count] [-s count] [[-j host-list] | [-k host-list]] [-w timeout] [-R] [-S srcaddr] [-4] [-6] target_name

Topologia em Barramento Terminador Segmento

Topologia Estrela Concentrador

Topologia Anel

Topologia Mesh

Topologias Hibridas Barramento Estrela-barramento Estrela-anel

Ethernet Características Descrição Método de acesso CSMA/CD (carrier sense multiple access / carrier detectec) Velocidade de transferência Ethernet – 10 Mbps Fast Ethernet – 100 Mbps Giga Ethernet – 1 Gbps (1000 Mbps) Detectar o sinal Transmite sinal Colisão detectada CSMA/CD (carrier sense multiple access / carrier detected) - UM FALA TODOS OUVEM Funciona, mais ou menos, como um jantar no qual freqüentam pessoas bem educadas, quando uma dela está falando, todas as outras prestam atenção, se por acaso, duas pessoas começarem a falar ao mesmo tempo, as duas param e a que tem maior prioridade inicia.

Tipos de transmissões de dados Difusão (Broadcast) Difusão ponto a ponto (Unicast) Difusão Seletiva (Multicast)

para todos os computadores Repetidores Transmite dados para todos os computadores conectados Repetidor Um repetidor recebe um sinal, restaura esse sinal e o passa adiante. Ele pode restaurar e retemporizar os sinais de rede ao nível de bit para permitir que trafeguem uma distância maior nos meios.

Concentradores (HUB) Transmite dados para todos os computadores conectados em uma topologia em estrela Concentrador Os hubs são na realidade repetidores multiporta. Em muitos casos, a diferença entre os dois dispositivos é o número de portas que cada um oferece. Enquanto um repetidor típico possui apenas duas portas, um hub geralmente possui de quatro a vinte e quatro portas.

Equipamento HUB e Repetidor

Bridges Ponte A função da bridge é tomar decisões inteligentes sobre repassar ou não os sinais para o próximo segmento de uma rede. Quando uma bridge recebe um quadro da rede, o endereço MAC de destino é procurado na tabela da bridge para determinar se deve ou não filtrar, passar adiante ou copiar o quadro para o outro segmento.

Equipamento Bridge

Comutador - Switch Comutador Os comutadores aprendem certas informações sobre os pacotes de dados que são recebidos de vários computadores na rede. Os comutadores usam essas informações para fazer tabelas de encaminhamento para determinar o destino dos dados que estão sendo enviados por um computador a outro dentro da rede. Quando o comutador recebe os quadros transmitidos por um computador ele consulta sua tabela MAC e escolhe a porta à qual o dispositivo de destino ou estação de trabalho está conectado com base em seu endereço físico, estabelecendo assim uma comunicação ponto a ponto entre as duas entidades.

Equipamento - Switch

Roteadores Roteador

Equipamento Roteador

Tipos de conectividade de Acesso Remoto Acesso remoto dial-up Cliente de acesso remoto VPN do Windows 2000 Server Intranet da corporação Internet Encapsulamento 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.

Símbolos de Equipamentos Roteador HUB Gateway Bridge Switch Concentrador FDDI

Tipos de Protocolos Protocolos abertos Internet TCP/IP Protocolos específicos de fornecedores IPX/SPX

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. Porque a largura de banda é importante? A largura de banda é limitada; Não é grátis; Os requisitos por largura de banda estão crescendo; Item crítico ao desempenho da rede; A largura de banda é como o diâmetro de um cano, número de pistas de uma rodovia.

Unidades de largura de banda Unidade de largura de banda’ Abreviação Equivalência Bits por segundo Bps 1 bps = Unidade fundamental de largura de banda Kilobits por segundo kbps 1 kbps = 1.000 bps Megabits por segundo Mbps 1 mbps = 1.000 kbps = 1.000.000 bps Gigabits por segundo Gbps 1 gbps = 1.000 mbps = 1.000.000.000 bps Terabits por segundo Tbps 1 tbps = 1.000 gbps = 1.000.000.000.000 bps

Throughput ≤ largura de banda de um meio 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. Throughput ≤ largura de banda de um meio 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

Modelos de Analise das Rede Conceito de Camadas O conceito de camadas é usado para descrever como ocorre a comunicação de um computador para outro. Ele ajuda na descrição dos detalhes do processo de fluxo.

Comunicação em Camadas A camada N deve interagir com a camada N em outro computador para implementar, com sucesso, suas funções. A Camada 4 no computador de origem comunica com a Camada 4 no computador de destino. As regras e convenções usadas para esta camada são conhecidas como protocolos de Camada 4.

O inicio: problemas de compatibilidades Nos primeiros anos em que as redes se tornaram um meio importante e imprescindível, começaram os problemas de interoperabilidade entre as redes, pois cada fabricante desenvolvia seus próprios modelos de redes e protocolos e a comunicação entre elas estava se tornando um grande problema.

O Modelo OSI Para tratar dos problemas de incompatibilidade entre as redes, a International Organization for Standardization (ISO) realizou uma pesquisa nos modelos de redes a fim de encontrar um conjunto de regras aplicáveis a todas as redes. Com o resultado desta pesquisa, a ISO criou um modelo de rede que ajuda os fabricantes na criação de redes que são compatíveis com outras redes.

Modelo de referência de interconexão dos sistemas abertos (OSI) Camada de Aplicação Camada de apresentação Camada de sessão Camada de transporte Camada de rede Camada de link de dados Camada física

Vantagens do Modelo OSI O modelo de referência OSI é o modelo fundamental para comunicações em rede. É consideram a melhor ferramenta disponível para ensinar às pessoas a enviar e receber dados através de uma rede. Reduz a complexidade; Padroniza as interfaces; Facilita o desenvolvimento; Interoperabilidade; Simplifica o ensino.

Características das Camadas Camada de Aplicação Uma aplicação que se comunica com outros computadores está implementando os conceitos de camada de aplicação OSI. A camada de aplicação destina-se aos serviços de comunicação para aplicativos. Telnet; HTTP; SMTP;

Características das Camadas Camada de apresentação A principal finalidade dessa camada é definir em que formato os dados serão apresentados. ASCII; EBCDIC; Criptografia; JPEG; Exemplo: FTP lhe permite escolher entre a transferencia binaria ou ASCII. Se binaria for escolhida, o remetente e o receptor não modificam o conteudo do arquivo. Agora se for escolhida ASCII, o remetente traduz o texto a partir de um conjunto de caracteres do remetente para um padrao ASCII e envia os dados. O receptor traduz do padrao ASCII para o conjunto de caracteres usado no computador receptor.

Características das Camadas Camada de sessão A camada de sessão define como iniciar, controlar e finalizar conversações (sessões) entre as entidades. RPC; SQL; NFS; A camada de sessão cria meios de se identificar que fluxos fazem parte da mesma sessão e quais deles devem estar completos antes de qualquer um ser considerado finalizado. Isto permite à camada de apresentação ter uma visão sem interrupções de um fluxo de dados recebidos.

Características das Camadas Camada de transporte A camada de transporte inclui a opção de se escolher protocolos que oferecem ou não a recuperação de erros. TCP; UDP; SPX. Exemplificar a forma de transmissao confiavel e não confiavel falando sobre os utilitarios FTP (TCP) e TFTP (UDP)

Características das Camadas Camada de rede Esta camada define a entrega fim a fim de pacotes. Utiliza o endereçamento lógico e é responsável pela determinação do melhor caminho para a entrega do pacote. IP; IPX; O roteador opera nessa camada;

Características das Camadas Camada de link de dados Responsável pela transmissão e recepção (delimitação) de quadros e pelo controle de fluxo. Estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas diretamente conectados. O endereçamento é físico, embutido na interface de rede. Frame Relay; Ethernet; A Bridge e o Switch operam nessa camada. Na rede ethernet cada placa de rede possui um endereço físico, que deve ser único na rede. Demonstrar atraves do comando ipconfig /all o endereço MAC da interface de rede.

Características das Camadas Camada física A camada física está diretamente ligada ao equipamento de cabeamento ou outro canal de comunicação e é aquela que se comunica diretamente com o controlador da interface de rede. RJ45; EIA/TIA-232 O repetidor e o HUB operam nessa camada Move bits através de um meio de transmissão. Define as características elétricas e mecânicas do meio, taxa de transferência dos bits, etc. Especifica conectores, pinos, uso de pinos, correntes elétricas, codificação e modulação de luz. Controle de acesso ao meio. Controle da quantidade e velocidade de transmissão de informações na rede. .

Encapsulamento de dados Apresentar as etapas de encapsulamento, identificando os cabeçalhos inseridos por cada camada. Ilustrar utilizando um outro cenário como, por exemplo o processo de envio de uma carta pelo correio e as diversas informações que são utilizadas para o correto encaminhamento da mesma.

PDU - Protocol Data Unit Representa os bits que abrangem os headers e os trailers para tal camada, bem como os dados encapsulados. Por exemplo, um pacote IP é um PDU que inclui o header de IP e qualquer dado encapsulado. Para que os pacotes de dados trafeguem da origem para o destino, cada camada do modelo OSI na origem deve se comunicar com sua camada par no destino. Essa forma de comunicação é chamada ponto-a-ponto. Durante este processo, os protocolos de cada camada trocam informações, denominadas unidades de dados de protocolo (PDUs). Cada camada de comunicação no computador de origem se comunica com uma PDU específica da camada, e com a sua camada correspondente no computador de destino, como ilustrado na Figura.

Protocolo de rede Para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem até um destino, através de uma rede, é importante que todos os dispositivos da rede usem a mesma linguagem, ou protocolo. Um protocolo é um conjunto de regras que tornam mais eficiente a comunicação em uma rede. Elucidar o conceito de protocolo, pode-se utilizar como exemplo de protocolo a linguagem (fala) humana, e as diversas formas de se estabelecer uma comunicação coerente entre duas pessoas.

O endereço lógico Para fazer parte da Internet, além do endereço MAC físico, cada computador precisa de um endereço IP exclusivo, às vezes chamado de endereço lógico. Há vários métodos para atribuir um endereço IP a um dispositivo. Alguns dispositivos têm sempre um endereço estático, enquanto outros têm um endereço temporário atribuído a eles toda vez que se conectam à rede. Quando é necessário um endereço IP atribuído dinamicamente, o dispositivo pode obtê-lo por meio de vários métodos.

TCP-IP O Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) é um conjunto de protocolos ou regras desenvolvidas para a cooperação entre computadores para que compartilhem recursos através de uma rede. Para ativar o TCP/IP em uma estação de trabalho, esta precisa ser configurada através das ferramentas do sistema operacional. O processo é bastante semelhante independentemente da utilização de um sistema operacional Windows ou Mac. Demonstrar as diversas formas de se configurar o TCP/IP no Windows.

O Modelo TCP/IP O Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD) criou o modelo de referência TCP/IP porque queria uma rede que pudesse sobreviver a qualquer condições.

Camada de Aplicação A camada de aplicação do modelo TCP/IP trata de protocolos de alto nível, questões de representação, codificação e controle de diálogos.

Camada de Transporte A camada de transporte oferece serviços de transporte desde o host de origem até o host de destino. Ela forma uma conexão lógica entre dois pontos da rede, o host emissor e o host receptor.

Camada de Internet A finalidade da camada de Internet é escolher o melhor caminho para os pacotes viajarem através da rede. O principal protocolo que funciona nessa camada é o IP (Internet Protocol).

Camada de acesso à rede A camada de acesso à rede é a camada que cuida de todas as questões necessárias para que um pacote IP estabeleça efetivamente um link físico com os meios físicos da rede.

Comparação modelo OSI com o modelo TCP/IP

Semelhanças entre os Modelos Ambos são divididos em camadas . A camada de transporte do TCP/IP ao utilizar o protocolo UDP. Ambos são divididos em camadas de transporte e de rede equivalentes. A tecnologia de comutação de pacotes (e não de comutação de circuitos) é presumida por ambos. Os profissionais de rede precisam conhecer ambos os modelos.

Diferenças entre os Modelos O TCP/IP combina as camadas de apresentação e de sessão dentro da sua camada de aplicação. O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do modelo OSI em uma única camada. O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas. A camada de transporte do TCP/IP, que utiliza o UDP, nem sempre garante a entrega confiável dos pacotes, ao contrário da camada de transporte do modelo OSI.

Endereçamento IP Para que dois sistemas quaisquer comuniquem-se, eles precisam ser capazes de se identificar e localizar um ao outro. Cada computador em uma rede TCP/IP deve receber um identificador exclusivo, ou endereço IP. Esse endereço, operando na camada 3, permite que um computador localize outro computador na rede.

O endereço IP 192.168.1.2 Um endereço IP é uma seqüência de 32 bits de 1s e 0s. Para facilitar a utilização do endereço IP, geralmente ele é escrito como quatro números decimais separados por pontos. Por exemplo, o endereço IP de um computador é 192.168.1.2. Outro computador pode ter o endereço 128.10.2.1. Essa maneira de escrever o endereço é chamada de formato decimal pontuado.

Endereçamento de Internet Para acomodar redes de diferentes tamanhos e ajudar na classificação dessas redes, os endereços IP são divididos em grupos chamados classes.  Cada endereço IP é dividido em uma parte da rede e uma parte do host.

Endereços IP Classe A O endereço de classe A foi criado para suportar redes extremamente grandes, com mais de 16 milhões de endereços de host disponíveis. Classe 1º Octeto Rede Host A 1-126 N H.H.H

Endereços IP Classe B O endereço classe B foi criado para dar conta das necessidades de redes de porte médio a grande. Classe 1º Octeto Rede Host B 128-192 N.N H.H

Endereços IP Classe C Das classes de endereços originais, o espaço de endereços de classe C é o mais usado.  Esse espaço de endereços tinha como objetivo suportar redes pequenas com no máximo 254 hosts. Classe 1º Octeto Rede Host C 192-223 N.N.N H

Endereços IP Classe D O endereço classe D foi criado para permitir multicasting em um endereço IP.  Um endereço de multicast é um endereço de rede exclusivo que direciona os pacotes com esse endereço de destino para grupos predefinidos de endereços IP. Classe 1º Octeto D 224-239

Endereços IP Classe E Também foi definido um endereço classe E.  Entretanto, a IETF (Internet Engineering Task Force) reserva esses endereços para suas próprias pesquisas. Dessa forma, nenhum endereço classe E foi liberado para uso na Internet. Classe 1º Octeto E 240-254

Endereços IP Públicos Os endereços IP públicos são exclusivos. Nunca pode haver mais de uma máquina que se conecte a uma rede pública com o mesmo endereço IP Os endereços IP públicos precisam ser obtidos de um provedor de serviços de Internet ou através de registro a um certo custo. Devido ao crescimento da Internet, os endereços IP estão se tornando escassos.

Endereços IP Privados O RFC 1918 reserva três blocos de endereços IP para uso interno e privado.  Esses três blocos consistem de um endereço de classe A, um intervalo de endereços de classe B e um intervalo de endereços de classe C. Os endereços dentro desses intervalos não são roteados no backbone da Internet. Os roteadores da Internet descartam imediatamente os endereços privados. Classe Intervalo de endereços Internos A 10.0.0.0 até 10.255.255.255 B 172.16.0.0 até 172.31.255.255 C 192.168.0.0 até 192.168.255.255

Formas de atribuição de endereços IP Existem duas formas básicas de se distribuir um endereço IP para uma estação, são eles: Atribuição Manual; Atribuição Automática;

Atribuição Manual Funciona bem em redes pequenas, que mudam pouco; Administrador do sistema atribui e rastreia manualmente os endereços IP de cada computador, impressora ou servidor da intranet; Gerenciamento complicado;

Atribuição Automática O DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) permite que um host obtenha um endereço IP dinamicamente sem que o administrador da rede tenha que configurar um perfil individual para cada dispositivo. Tudo o que é necessário ao usar o DHCP é um intervalo de endereços IP definido IP em um servidor DHCP.