Redes de ComputadoresIntroduo

Rodrigo Mendona

EmentaConceitos bsicos de rede: modelos, camadas, protocolo, servios, arquitetura. Tipos de rede, locais, de longa distncia e metropolitanas. Funcionalidade especfica das camadas do software de redes: nveis (1 a 7 modelo ISO e 1 a 5 modelo TCP/IP). Principais solues tecnolgicas para a camada fsica. Principais tecnologias de redes locais (LAN) e de longa distncia (WAN). Princpios de roteamento. Principais equipamentos de interconexo de redes: repetidores, pontes, roteadores. Funcionalidades bsicas dos protocolos de aplicao: correio eletrnico, transferncia de arquivos, emulao de terminais, servios de diretrio de redes, suporte a aplicaes Web.

Programa de AulasIntroduoOs usos das Redes de Computadores (RCs)Hardware para RCsSoftware para RCsModelos de referncia para RCs (OSI, TCP/IP)Exemplos de Redes de ComputadoresExemplos de Servios de Comunicao de DadosPadronizao de RcsCamadas de Redes de ComputadoresCamada FsicaCamada de EnlaceSubcamada de acesso ao meioCamada de redeCamada de TransporteCamada de AplicaoArquitetura TCP/IPCamada de Interface de Acesso ao MeioCamada de InternetCamada de TransporteCamada de Aplicao

BibliografiaTANENBAUM, Andrew S. Redes de computadores 4 ed.. Rio de Janeiro: Campus, 2003.

SOUSA, LINDEBERG BARROS DE.Redes de Computadores: Dados, Voz e Imagem. 2. ed. Rio de Janeiro: rica, 2002.

KUROSE, James F.; ROSS, K. W. Rede de Computadores e a Internet. Pearson, 2005

IntroduoQual a importncia das redes de computadores nas nossas vidas?

Tente identificar os diversos servios de redes que utilizamos no dia a dia. E quantas delas poderamos deixar de utilizar?

IntroduoAs redes de computadores tm grande importncia na atualidade, como podemos observar:Nos negcios:Propagandas;Produo; Transporte;Planejamento;Contabilidade.

IntroduoNa educao:Acesso instantneo a informaes para professores e alunos;Acesso a bibliotecas virtuais de todo o mundo;Administrao, matricula, notas e etc.Governos.Simplifica a burocracia;Imposto de renda;Divulgao.Militares.Monitoramento por satlite;Msseis, avies, veculos e navios guiados por satlites ligados em redes.

Rede InternetComo podemos medir a importncia da Internet?Atravs da mdia;Empresas que fazem e/ou comercializam pela rede;Existncia de grandes empresas (virtuais) que faturam milhes;Pelas empresas que precisam de empregados que saibam planejar, adquirir, instalar, operar e gerenciar os sistemas de hardware e software que fazem parte de uma rede de computadores e inter-redes.

Crescimento da redes de computadoresPor que precisamos interligar um computador com outros computadores?

Crescimento da redes de computadoresAs motivaes iniciais surgiram pela necessidade de criar um poder computacional em grande escala.

Na dcada de 60, o governo dos EUA percebeu que era difcil ficar financiando a compra de computadores cada vez mais poderosos para suas pesquisas em cincia e engenharia.

Crescimento da redes de computadoresA demanda por mais processamento crescia, mas o oramento no.

A ARPA (agencia de projetos de pesquisa avanada) preocupado com a sua necessidade por mais processamento em suas pesquisas, comeou a pesquisas ligaes de rede de dados.

Crescimento da redes de computadoresInvs de dar vrios computadores para cada centro de pesquisa, A ARPA decidiu dar apenas um para cada centro de pesquisa e interlig-los atravs de uma rede de dados. Desta forma cada centro teria acesso ao poder de processamento das outras mquinas.

Crescimento da redes de computadoresO incio foi extremamente difcil, ningum sabia como fazer uma rede de dados de grande escala. Vrias pessoas, mesmo cientistas, achavam que eram uma coisa impossvel de ser feita.De qualquer forma, eles conseguiram criar um conceito revolucionrio de rede de dados que utilizado hoje.

Crescimento da redes de computadoresAs pesquisas continuaram e o projeto de rede chamou-se de ARPANET.Na dcada de 70, novas aplicaes surgiram e com o conceito de ligao inter-redes, surgiu a INTERNET.As pesquisas continuaram e com adeso de instituies de ensino, governos e finalmente empresas privadas ao longo das dcadas de 80 e 90, a INTERNET se tornou o sucesso comercial que hoje.

Conceito de Redes de ComputadoresSegundo Soares Neto um conjunto de mdulos processados capazes de trocar informaes e compartilhar recursos interligados por um sistema de comunicao.

Segundo TanenbaumUm conjunto de computadores autnomos interconectados que trocam informaes.

Segundo Gabriel TorresUm conjunto de computadores interligados com o objetivo de aumentar a produtividade do trabalho atravs da troca de dados e compartilhamento de perifricos.

Segundo LindembergUm conjunto de equipamentos interligados de maneira a trocarem informaes e compartilharem recursos como arquivos de dados, impressoras, softwares e outros equipamentos

Vantagens no uso das Redes de ComputadoresCompartilhamento de arquivos de trabalhoCompartilhamento de programasCompartilhamento de perifricosCompartilhamento de impressorasCompartilhamento de acesso InternetEntre outros

Desvantagens no uso das Redes de ComputadoresAtaque de vrusUm arquivo infectado por vrus pode se espalhar pela rede em questes de minutos, gerando interrupes dos sistemas de redes, roubo de informaes sigilosas que podem ocasionar perdas financeiras.Problemas generalizadosProblemas ocorridos no equipamentos que centralizam os cabos da rede podem gerar muitos problemas conhecidos e desconhecidos, tais como lentido da rede, lentido de uma parte da rede ou at a sua parada definitiva independente da topologia utilizada.Invaso de hackers internos ou externosEsses ataques so mais presentes em redes que estejam conectadas com a internet, porm importante observar que muitos dos ataques ocorridos so originados pelos prprios funcionrios ou prestadores de servio.

Componentes de uma RedeUma rede de computadores torna-se operacional quando existe a interligao dos computadores de forma local ou remota. Para faz-la, so necessrias:

Meios de comunicaoDispositivos que conduziro as informaes entre o computador de origem e o de destino. Fibra ptica, wireless, cabos coaxiais, cabos par-tranado, etc.

ProtocoloForma de comunicao entre dispositivos para que eles possam se entender, atua como se fosse o idioma.

Equipamentos ativosSo equipamentos utilizados para a interligao das estaes de trabalho a outros computadores da rede. HUB, SWITCH, ROTEADOR, MODEM, etc.

Tipos de redes de computadoresA classificao das redes em categorias pode ser realizada segundo diversos critrios, alguns dos mais comuns so:

Dimenso ou rea geogrfica ocupadaRede Pessoais/Redes Locais/Redes Metropolitanas/...

Capacidade de transferncia de informaoRedes de baixo desempenho/Redes de mdio desempenho/Redes de alto desempenho/...

Topologia (a forma da rede)Redes em estrela/Redes em Bus/Redes em Anel/...

Tecnologia de transmissoRedes de difuso/ Redes ponto a ponto

Meio fsicos de suporte ao envio de dadosRedes de cobre/Redes de fibra ptica/Redes de rdio/Redes por satlite/...

Ambiente em que se inseremRedes de industrias/Redes de cooperativas/...

Mtodo de transferncia dos dados ou compartilhamentoRedes ponto a ponto/ Redes Cliente-Servidor/ ...

Quanto a dimenso ou rea ocupada

Quanto a dimenso ou rea ocupada LAN (Local Area Network)Redes Locais de Computadores apresentam as seguintes caractersticas:So redes privadas, localizadas em um nico prdio ou campus de poucos quilmetros de tamanho;So extensamente usadas para conectar computadores pessoais e estaes de trabalho nas empresas para compartilhar recursos e trocar informaes;

Se distinguem dos outros tipos de rede por trs caractersticas:Seu tamanho restrito;Sua tecnologia de transmisso; eSua topologia.

Quanto a topologia das LansA topologia de uma rede refere-se organizao ou layout dos computadores, cabos e outros componentes da rede.A topologia da rede definir:Os tipos de equipamentos a ser utilizados na rede.O tipo de meio fsico que ser utilizado na integrao entre os computadores e demais dispositivos.A velocidade do trfego dos dados.A possibilidade de crescimento da rede.Como ser feita o gerenciamento da rede.Como os computadores se comunicaro na rede

Topologias Padres das LansOs projetos de rede derivam basicamente de trs topologias padres, que so:

BarramentoEstrelaAnel

BarramentoUtiliza os nomes Barramento, Barramento Linear e Bus.Este era o mtodo mais simples de se conectar computadores em rede at meados de 1995.

BarramentoApenas um computador por vez pode enviar dados. Os dados so enviados para o barramento, e todos os computadores vem estes dados, mas s o destinatrio os receber.

BarramentoTodas as estaes esto ligadas a um cabo contnuo, que necessita de terminadores em ambas as extremidades, para que no haja eco, que torna a comunicao impossvel.

Barramento repercusso do sinalComo os dados (ou sinais eletrnicos) so enviados a toda a rede, eles viajam de uma extremidade a outra do barramento.Se o sinal tiver permisso para prosseguir sem interrupo, continuar repercutindo para frente e para trs ao longo do barramento, impedindo que outros computadores enviem sinais.Para impedir que o sinal repercuta, um componente chamado TERMINADO colocado em cada extremidade do cabo para absorver sinais livres. A absoro do sinal libera o cabo para que outros computadores possam enviar dados.

Barramento

Barramento- atraso no envio do sinalComo apenas um computador pode enviar dados por vez em uma rede em barramento, o seu desempenho afetado diretamente pelo nmero de equipamentos anexados ao barramento.

Mtodo de acesso ao barramentoCSMA/CD Carrier Sense Multiple Access With Colision DetectionO computador que ir transmitir precisa analisar o barramento para certificar-se de que no haja trfego naquele instante. Se for o caso, o computador poder acessar o barramento. Seno, ele dever aguardar at que o barramento esteja livre.No momento em que o computador estiver liberado, o computador poder transmitir normalmente.

Mtodo de acesso ao barramentoSe dois ou mais computadores tentarem transmitir num mesmo instante, cada um detectar a ocorrncia de uma coliso. Sendo assim, cada um deles ir recuar e s retransmitir aps um tempo aleatrio marcado pela sua placa de rede, tentando toda a seqncia de transmisso novamente at que consiga enviar a informao pela rede.

Barramento - Vantagens e DesvantagensVantagensFacilidade de instalaoBaixo investimento para implementaoRequer pequena quantidade de cabosDesvantagensGrande dificuldade de remoo de um n da redeDificuldade em diagnosticar e identificar falhas.O desempenho diminui a medida em que aumentam as estaes. Caso um n falhe ou o terminador, a rede toda cai os computadores continuaram funcionando como autnomo.

EstrelaNesta topologia os computadores so conectados por um cabo a um equipamento de rede chamado CONCENTRADOR, que recebe o sinal dos ns e envia-os ao n de destino.

Estrela

Estrela Transmisso de dadosTodos os ns esto ligados a um dispositivo central (hub ou switch). Este dispositivo recebe os sinais dos ns e envia-os ao n de destino.Topologia mais utilizada atualmente.Se o concentrador falhar, a rede inteira cai.O desempenho obtido numa rede em estrela depende da quantidade de tempo requerido pelo n central para processar e encaminhar mensagens, e da carga de trfego de conexo, ou seja, limitado pela capacidade de processamento do n central.

Estrela Vantagens e DesvantagensVantagensFacilidade de modificao do sistemaFcil deteco de falhas.Monitoramento centralizado no CENTRALIZADOR.Baixo custo de implantao.Modernas tecnologias que permitem utilizar uma boa velocidade de trfego. Se falhar um n, a rede continua a funcionar (desde que no seja o n central).

DesvantagensUtiliza grande quantidade de cabos.Dependncia do dispositivo central (se este falhar, toda a rede para).

AnelA topologia em anel consiste de estaes conectadas atravs de um caminho fechado. Um anel fechado formado por ns e links, cada estao conectada a duas estaes adjacentes.No h extremidades terminadoras. uma topologia ativa, uma vez que os pontos de conexo regeneram o sinal quando transmitem os dados.

Anel

Rede em anelA topologia de rede em anel consiste em estaes conectadas atravs de um circuito fechado, em srie, formando um circuito fechado (anel). O anel no interliga as estaes diretamente, mas consistem de uma srie de repetidores ligados por um meio fsico, sendo cada estao ligada a estes repetidores. uma configurao em desuso.Nesta topologia cada estao est conectada a apenas duas estaes, quando todas esto ativas.

Anel Passagem de TokenO mtodo de transmisso de dados ao redor das redes em anel chama-se passagem de smbolo (Token).Funciona da seguinte forma:Uma estao que deseja transmitir no compete com as demais. Ela tem autorizao para faz-lo.Existe um token que como se fosse um carto de autorizao que circula na rede. Quando uma estao quer transmitir ela pega o token. Enquanto ela estiver de posse do token, nenhuma outra pode realizar qualquer transmisso. Quando a estao termina a transmisso, ela cria um outro token e libera na rede para ser utilizado por outra estao.

Anel Vantagens e DesvantagensVantagensFcil instalaoO sistema de tokens lida melhor com colisesDesvantagensDificuldade de localizar falharSemelhante a Bus: a falha de um n implica falha total da rede.

Quanto a dimenso ou rea ocupada MANMAN (Metropolitan Area Network - Rede Metropolitana)So usadas para interligao de computadores dispersos numa rea geogrfica mais ampla, onde no possvel utilizar a tecnologia para redes locais.Os computadores interligados pertencem a uma regio de uma cidade, ou, s vezes, interligam computadores de cidades vizinhas.

Quanto a dimenso ou rea ocupada WANWAN (Wide Area Network - Rede de Longa Distncia)Tambm denominada rede geograficamente distribuda.So redes que utilizam linhas de comunicao das empresas de telecomunicao. utilizada para interligao de computadores localizados em diferentes cidades, estados ou pases.

Quanto a dimenso ou rea ocupada WAN

Quanto ao mtodo de compartilhamentoDo ponto de vista da maneira como os dados so transferidos ou compartilhados em uma rede pode-se classificar as redes em dois tipos bsicos, que so:

Ponto a ponto (peer-to-peer ou P2P)Cliente-Servidor

Esse tipo de organizao no depende da estrutura fsica usada pela rede (forma como esta montada), mais sim da maneira com que ela est configurada em software.

Redes Ponto a Ponto P2PEsse o tipo mais simples de rede que pode ser montada, praticamente todos os Sistemas Operacionais j vm com suporte para redes ponto a ponto (com exceo do Ms-DOS)Neste tipo de rede, dados e perifricos podem ser compartilhados sem muita burocracia, no h um micro que tenha o papel de servidor da rede - todos os micros podem ser um servidor em algum momento.Apesar de ser possvel carregar programas armazenados em outros micros, prefervel que todos os programas estejam individualmente em cada micro.

Redes Ponto a Ponto P2P

Vantagens e DesvantagensVantagensSimples de instalar visto que s necessita de um Sistema Operacional que permita o compartilhamento de dados na rede.Utilizada geralmente em redes pequenas (at 10 micros).Baixo custo de implantao.Micros funcionam normalmente sem estarem conectados a rede.DesvantagensA coordenao torna-se complicada (muitos computadores com um mesmo nvel ou funo na rede).Baixa segurana.A integridade baixa (Um mesmo arquivo pode ter vrias verses diferentes uma em cada mquina).No existe um administrador de rede.No existe micros servidores.

Redes Cliente-ServidorEste tipo de rede usada quando se deseja conectar mais de 10 computadores ou quando se deseja ter uma maior segurana na rede.Neste tipo de rede aparece uma figura denominada servidor.O servidor um computador que oferece recursos especializados para os demais micros da rede.O servidor age como o computador central e armazena os arquivos que precisam ser compartilhados na rede.Um cliente qualquer computador da rede que solicite informaes armazenadas no servidor.

Redes Cliente-Servidor

Vantagens e DesvantagensVantagensCoordenao centralizada.Melhor administrao.Melhor segurana dos dados.

DesvantagensSoluo cara.O funcionamento da rede depende do servidor ( se o servidor falhar, a rede deixa de funcionar).Implementao e manuteno necessita de especialistas.

Alguns tipos de servidoresServidor de arquivo um servidor responsvel pelo armazenamento de arquivos de dados como arquivos de texto, planilhas eletrnicas, etc. importante saber que esse servidor s responsvel por entregar os dados ao usurio solicitante (cliente), nenhum processamento ocorre nesse servidor, os programas responsveis pelo processamento dos dados deve estar instalados nos computadores clientes.Servidor de Impresso um servidor responsvel por processar os pedidos de impresso solicitadas pelos micros da rede e envi-los para as impressoras disponveis.Fica a cargo do servidor fazer o gerenciamento das impresses, geralmente em forma de filas de impresso.Servidor de Aplicaes responsvel por executar aplicaes do tipo cliente-servidor como, por exemplo um banco de dados.Ao contrrio dos servidores de arquivo, esse tipo de servidor faz o processamento das informaes.

Alguns tipos de servidoresServidor de Correio EletrnicoResponsvel pelo processamento, armazenamento e entrega de mensagens eletrnicas (e-mail).Se for um e-mail destinado a uma pessoa fora da rede, este dever ser passado ao servidor de comunicao. aplicaes e sem risco de conflito de uma consolidao real.Servidor de Banco de dadosServidor que possui e manipula informaes contidas em um banco de dados.

Quanto a tecnologia de transmissoRedes de difuso apresentam as seguintes caractersticas:Canal nico de comunicao, compartilhado por todas as mquinas da rede;Trfego de pequenas mensagens, chamadas s vezes de pacotes, enviadas por uma mquina e recebidas por todas;Pacotes com campo de endereo que especifica para que mquina o mesmo deve ser entregue (unicasting);Um pacote recebido por uma mquina tem seu campo de endereo verificado: se pertence mquina que o recebeu, ele processado pela mesma; em caso contrrio, descartado;Um pacote pode ser endereado a todas as mquinas da rede ao mesmo tempo, usando um valor especial no campo de endereo; Esse modo de operao chamado de modo de difuso (broadcasting).Um pacote pode ser endereado a algumas mquinas da rede ao mesmo tempo, usando outro valor especial no campo de endereo. Esse modo de operao chamado de multi-difuso (multicasting).

Quanto a tecnologia de transmissoRedes ponto-a-ponto apresentam as seguintes caractersticas:Canal exclusivo de comunicao para interligao de quaisquer duas mquinas na rede;Trfego de pacotes enviados por uma mquina origem para uma nica mquina destino;Para ir de uma origem para um destino um pacote pode ter de passar por uma ou mais mquinas intermedirias;Mltiplas 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.

De modo geral (com a admisso de excees): redes pequenas, localizadas em uma mesma regio geogrfica, tendem a usar transmisso por difuso; redes grandes e geograficamente espalhadas usam transmisso ponto-a-ponto.

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