Curso de Redes Redes de Computadores Wandreson Luiz Brandino wandreson.com Abril/99 wandreson.com

Curso de Redes 1. Introdução n Necessidade do Homem se comunicar conforme as civilizações iam se espalhando (Sinal de fumaça, pombo- correio, etc) n Em 1838 Samuel F. B. Morse inaugura o código morse n Em seguida temos: Telefone, rádio e televisão

Curso de Redes 1. Introdução (cont) n Em 1950 Sistemas de Computação são introduzidos Redes de Computadores = Sistema de Computação + Comunicação

Curso de Redes 1.1 Evolução dos Sistemas de Computação n Processamento em batch (grandes computadores) n Sistemas de Time-Sharing –Tudo centralizado ainda em um único computador

Curso de Redes 1.1 Evolução dos Sistemas de Computação (cont) n Compartilhamento de Periféricos –Impressora, computador, disco (devido ao alto custo) –Usuários não trabalham isolados –Facilidade na troca de mensagens –Facilidade de acesso a dados –Trabalho Cooperativo

Curso de Redes 1.3 Redes de Computadores n Uma rede de computadores é formada por um conjunto de módulos processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação

Curso de Redes 1.3 Redes de Computadores (cont)

Curso de Redes 1.3 Redes de Computadores (cont) n O Sistema de Computação é um arranjo topológico, interligando os vários módulos processadores n Esta interligação se dará por enlaces físicos (meios de transmissão) e de um conjunto de regras a fim de organizar a comunicação (protocolos)

Curso de Redes Redes Locais - LAN n Viabilizar a troca e o compartilhamento de informações, dispositivos e periféricos (recursos de Hardware e Software) n Preserva a independência das estações e permite a integração a ambientes de trabalho cooperativo

Curso de Redes Redes Locais - LAN (cont) n Características –Pequena Região Entre 100 m à 25 km Altas taxas de transmissão (0,1 à 100 Mbps) Baixa taxa de Erro (10 -8 a )

Curso de Redes Redes Metropolitanas - MAN n Estas redes se caracterizam por interconectar duas ou mais LAN´s n As distâncias variam, mas são maiores que as LAN´s e menores que as WAN´s n A velocidade e a taxa de erro de quanto se esta disposto a pagar...

Curso de Redes Redes Geograficamente Distribuídas - WAN n Características –Grandes Distâncias –Operados geralmente por operadores de telecomunicação (públicas ou privadas) –Altos Custos –Em geral baixas velocidades –Podem exister múltiplos caminhos entre a origem e o destino a fim de garantir a confiabilidade do sistema

Curso de Redes 1.4 Parâmetros de Comparação n Usados para definir a rede que melhor se adapta às nossas necessidades –Custo Custo das estações Custos das interfaces e dos elementos ativos de rede (placas de rede, hubs, pontes, switches, roteadores, etc) Custo do meio de comunicação

Curso de Redes 1.4 Parâmetros de Comparação (cont) –Retardo de Transferência Retardo de Acesso. O intervalo de tempo decorrido desde que uma mensagem a transmitir é gerada pela estação até o momento em que a estação consiga obter para ela e somente para ela o direito de transmitir, sem que haja colisão de mensagens no meio de transmissão Retardo de Transmissão. Intervalo de tempo decorrido do início ao fim da transmissão

Curso de Redes 1.4 Parâmetros de Comparação (cont) –Retardo de Transferência Retardo de Transferência = Retardo de Acesso + Retardo de Transmissão –Valor Aleatório –Aplicações de Tempo Real impõem um retardo máximo de desempenho. Neste caso temos várias variáveis envolvidas: retardo, vazão, etc –Confiabilidade Tempo Médio entre falhas. Medido em horas, estando relacionado com a confiabilidade de componentes a nível de redundância

Curso de Redes 1.4 Parâmetros de Comparação (cont) –Confiabilidade (cont) Degradação Amena. Capacidade da rede continuar operando em presença de falhas, embora com desempenho menor (depende da aplicação) Degradação após Falhas. Caminhos redundantes sejam acionados –Modularidade Facilidade para modificação e crescimento

Curso de Redes 1.4 Parâmetros de Comparação (cont) –Confiabilidade ou Interoperabilidade Ligar dispositivos de vários fabricantes Necessidade de padrões Possibilidade de escolher o fabricante –Sensibilidade Tecnológica Diz respeito a modularidade Suportar aplicações atuais e do futuro: transmissão de áudio, vídeo, interconexão a outras tecnologias de rede, etc

Curso de Redes 1.4 Parâmetros de Comparação (cont) IMPORTANTE A escolha da Arquitetura, a estrutura de conexão, protocolo de comunicação e meio de transmissão influenciam o desempenho, velocidade e retardo de transmissão. Consequentemente as aplicações que vão rodar na rede

Curso de Redes 2. Topologia n A topologia de uma rede de comunicação refere-se à forma como os enlaces físicos e os nós de comutação estão organizados, determinado os caminhos físicos existentes e utilizáveis entre quaisquer pares de estações conectadas a essa rede

Curso de Redes 2. Topologia (cont) n A topologia de uma rede irá caracterizar o seu tipo, eficiência e velocidade n A topologia escolhida vai depender se é LAN, MAN e WAN n Dentro de uma LAN por exemplo podemos ter vários tipos de topologias de rede

Curso de Redes 2.1 Linhas de Comunicação n As linhas de comunicação podem ser de dois tipos: Ponto a ponto ou Multiponto

Curso de Redes 2.1 Linhas de Comunicação (cont) n Ponto a Ponto n Multiponto

Curso de Redes 2.1 Linhas de Comunicação (cont) n A forma de utilização pode ser: –Simplex. Somente um sentido de transmissão –Half-Duplex. Usa os dois sentidos, porém um por vez –Full-Duplex. Usa os dois sentidos de transmissão simultaneamente

Curso de Redes 2.1 Linhas de Comunicação (cont) Simplex Half-Duplex ou Full-Duplex

Curso de Redes 2.2 Redes Geograficamente Distribuídas n Totalmente Ligada

Curso de Redes 2.2 Redes Geograficamente Distribuídas (cont) n Topologia Totalmente Ligada (cont) –Os enlaces podem ser Full-Duplex a fim de permitir a comunicação plena entre quaisquer duas estações –Quase sempre impraticável se o número de estações for grande –Número de Links =

Curso de Redes 2.2 Redes Geograficamente Distribuídas (cont) n Topologia Totalmente Ligada (cont) –Alto Custo. O quadrado do número de estações, principalmente por ser uma WAN –Alta Confiabilidade pela redundância das rotas

Curso de Redes 2.2 Redes Geograficamente Distribuídas (cont) n Ligação Simples, usando uma Topologia em Anel A B C D E Sentido do Anel

Curso de Redes 2.2 Redes Geograficamente Distribuídas (cont) n Ligação Simples, usando uma Topologia em Anel (cont) –Número mínimo de conexões –utiliza-se ligações ponto-a-ponto simplex –Deve obedecer o sentido do anel –Baixo custo –Baixa confiabilidade (falta de caminhos alternativos)

Curso de Redes 2.2 Redes Geograficamente Distribuídas (cont) n Ligação Simples, usando uma Topologia em Anel (cont) –Para A falar com E, tem que se fazer: A B B C C D D E Isto implica em um alto retardo

Curso de Redes 2.2 Redes Geograficamente Distribuídas (cont) n Ligação Simples, usando uma Topologia em Anel (cont) –Se aumentarmos o número de estações entre C e D por exemplo o retardo vai aumentar muito mais. –Aplicações de tempo real são inviáveis nesta topologia

Curso de Redes 2.2 Redes Geograficamente Distribuídas (cont) n Topologia Parcialmente Ligada –É uma solução intermediária

Curso de Redes 2.2 Redes Geograficamente Distribuídas (cont) n Topologia Parcialmente Ligada (cont) –Existem caminhos alternativos usados em caso de congestionamento ou falha –Custo x Benefícios aceitável

Curso de Redes Comutação n Tipos de Comutação –Por Circuito Dedica-se um circuito exclusivo para aquela conexão. Ninguém mais pode usar. Ex: Telefone –Por Mensagem A mensagem é copiada de uma estação a outra até chegar ao destino final (Storage and Forward)

Curso de Redes Tipos de Comutação (cont) –Por Pacote A mensagem é quebrada em vários pedaços, podendo ser enviada por mais de um caminho simultaneamente n A escolha do caminho é conhecida como roteamento, e pode ser escolhida antes do estabelecimento da conexão ou escolhida/modificada dinamicamente

Curso de Redes Tipos de Comutação (cont) n A escolha do caminho pode variar de acordo com a velocidade, falha em algum link ou congestionamento n Todas as estações devem reconhecer se a mensagem é para elas ou deve ser repassada à frente (mecanismo de endereçamento)

Curso de Redes Tipos de Comutação (cont) n No chaveamento por pacote as estações tem a responsabilidade de: –Roteamento –Armazenamento dos pacotes para futuro encaminhamento –Detecção de erros e retransmissão –Reagrupamento dos pacotes (seqüencialização)

Curso de Redes 2.3 Redes Locais e Metropolitanas n Veremos as topologias: –Estrela; –Anel e –Barramento

Curso de Redes Topologia Estrela

Curso de Redes Topologia Estrela (cont) n Pode operar por difusão (broadcasting) –Nó central é responsável por distribuir a todas as estações –O nó destino copia a mensagem e as outras estações ignoram n Ou através de comunicação direta com o nó destino, através do elemento controlador

Curso de Redes Topologia Estrela (cont) n Não é necessário roteamento (papel do Switch) n Falha no nó escravo não acarreta queda da rede, o que acontece caso o defeito seja no nó central n A rede fica limitada à capacidade do Switch ou Hub (que pode ser expandido) n Velocidade depende do Nó Central

Curso de Redes Topologia em Anel

Curso de Redes Topologia em Anel (cont) n Teoricamente são capazes de mandar e receber dados em qualquer direção. Por motivos de simplificação (projeto de repetidores e protocolos) em geral são unidirecionais n Por serem unidirecionais evitam a necessidade do roteamento e sequencialidade

Curso de Redes Topologia em Anel (cont) n Quando uma mensagem é enviada ela é retirada pela estação destino ou pela estação que a enviou n Estas redes também possibilitam a determinadas estações receberem mensagens enviadas por qualquer outra estação da rede em endereçamento promíscuo ou modo espião

Curso de Redes Topologia em Anel (cont) n Permite o envio de mensagens Broadcast e Multicast n Falhas no repetidor ou no cabo param toda a rede n Os repetidores são mantidos fora da estação, porque dentro delas estão mais sujeitos a falha ou até mesmo a queda de energia, parando toda a rede