Redes de Computadores

1. Redes de Computadores

2. Introdução • Uma rede é um conjunto de sistemas ou objectos ligados entre si. • Rede de computadores: • Composta por dois ou mais computadores ligados entre si de modo a poderem partilhar recursos, dados e programas. • Esta ligação pode ser efectuada através de: • Fio de cobre • Fibra óptica • Ou mesmo sem fios (wireless) • Por ondas de rádio • Infravermelhos • Satélite AISE – Redes de computadores (Pag.2)

3. Classificação quanto ao tamanho • LAN (Local Area Network) • Localizada dentro do mesmo espaço físico, por exemplo um prédio. • MAN (Metropolitan Area Network) • É normalmente um conjunto de várias Lan’s ligadas através de modems ou routers, distribuídas por um espaço físico mais vasto como por exemplo uma cidade. • WAN (Wide Area Network) • Rede que engloba uma vasta área geográfica que pode ultrapassar a fronteira dos países. Exemplo: Internet ou redes de multinacionais. AISE – Redes de computadores (Pag.3)

4. Arquitecturas de redes • Arquitectura Centralizada • Dados e programas centralizados no servidor • Terminais passivos (estúpidos) • Sem processador nem disco rígido • Arquitectura Cliente / Servidor • Só os dados estão centralizados no servidor • Os programas estão instalados em cada um dos Pc’s • Os terminais são computadores normais. • Máquinas mais poderosas servem como servidores de serviços (impressão, arquivos, banco de dados, etc.) • Trabalho dividido: parte no servidor e parte no cliente • Permite economia (em relação à utilização de um mainframe) sem grande perda de recursos AISE – Redes de computadores (Pag.4)

5. Arquitecturas de redes • Arquitectura Ponto a Ponto (Peer-to-Peer) • Todas as máquinas têm as mesmas capacidades e responsabilidades • Mais simples e baratas • Não necessita de um administrador dedicado • Ideais para simples compartilhamento de recursos, cada utilizador é que decide quais os ficheiros ou periféricos que quer partilhar • Não mantém a performance sob grande demanda • Ideal para pequenos grupos (até +-10 utilizadores) • Apresenta problemas de segurança: • “Quem pode acessar este recurso?” AISE – Redes de computadores (Pag.5)

6. Outros tipos de Redes • Redes sem fio (wireless) • Rádio-freqüência (2.4GHz a 5GHz) • Wi-Fi – Wireless Fidelity (IEEE 802.11x) • Comunicação entre computadores • Access points • Grande preocupação com segurança • Ideal para espaços abertos, pois tem grandes problemas com obstaculos (ex.:Paredes) • Bluetooth (IEEE 802.15.1) • Não oferece suporte nativo aos protocolos TCP/IP • Mais utilizada (e indicada) para conexão entre dispositivos e PDAs • Categoria A (+- 10mt), Categoria B(+-100mts) AISE – Redes de computadores (Pag.6)

7. Transmissão de dados • Simplex • Transmissão numa só direcção (unidireccional), nunca no sentido contrário • Sistema muito económico • Exemplos: • Leitores de cartões • Alarmes de fogo ou fumo B Rx A Tx AISE – Redes de computadores (Pag.7)

8. Transmissão de dados • Half-Duplex • Transmissão nos dois sentidos mas não simultaneamente • Somente um dos lados pode transmitir tendo o outro que esperar que a linha fique livre • Exemplos: • Rádios da banda do cidadão • Serviços de emergência • Modems B Rx A Tx B Rx A Tx AISE – Redes de computadores (Pag.8)

9. Transmissão de dados • Full-Duplex • Comunicação simultânea nos dois sentidos • Exemplos: • Linha telefónica • Adsl B Rx A Tx AISE – Redes de computadores (Pag.9)

10. Topologias físicas • Barramento • As estações compartilham o mesmo cabo • Se um nó cair, a rede inteira cai • Anel • Semelhante a Barramento, formando um laço fechado • Se um nó cair, a rede inteira cai • Mais eficiente e mais cara • Estrela • Estações independentes, conectadas a um equipamento central • O ponto fraco é o equipamento central AISE – Redes de computadores (Pag.10)

11. Topologias físicas • Mesh • Wireless • Backbone AISE – Redes de computadores (Pag.11)

12. Topologias lógicas • A topologia lógica da rede, determina como os dados são transmitidos através da rede. • Não existe necessariamente uma ligação entre a topologia física e lógica; podemos ter uma estrela física e um barramento lógico, por exemplo. • Existem três topologias lógicas de rede: Ethernet, Token Ring e Arcnet. • Como a topologia lógica determina diretamente o modo de funcionamento da placa de rede, esta será específica para um tipo de rede. Não é possível usar placas Token Ring em Redes Ethernet, ou placas Ethernet em Redes Arcnet, por exemplo. AISE – Redes de computadores (Pag.12)

13. Topologias lógicas • Arcnet • É a topologia mais antiga, já não se usa. • Existe desde a decada de 70 • Transmite apenas a 2,5 mbps • É possível usar cabos coaxiais de até 600 metros, ou cabos UTP de até 120 metros. • Muitos dos conceitos usados nas redes Arcnet foram usados para estabelecer os padrões actuais de rede AISE – Redes de computadores (Pag.13)

14. Topologias lógicas • Token Ring • Desenvolvida pela IBM • Apenas uma máquina pode enviar pacotes de cada vez (token) • Mais eficiente quando há um grande volume de dados, por evitar colisões • Custo mais elevado • Topologia lógica de anel • Transmissão está limitada a 16 mbps • Ethernet • Consórcio entre a DEC, Intel e Xerox • Topologia lógica de barramento • Utiliza topologias físicas de estrela ou de barramento • A mais usada na actualidade • Equipamento mas barato AISE – Redes de computadores (Pag.14)

15. Topologias lógicas • Token Ring – Explicação do funcionamento • Um pacote chamado Token circula pela rede, sendo transmitido de estação para estação. Quando uma estação precisa transmitir dados, ela espera até que o pacote de Token chegue e, em seguida, começa a transmitir os seus dados. • Na transmissão de dados em redes Token, ao invés de serem irradiados para toda a rede, os pacotes são transmitidos de estação para estação (daí a topologia lógica de anel). • Quando os dados chegam à estação de destino, ela faz uma cópia dos dados para sí, porém, continua a transmissão dos dados. A estação emissora continuará a enviar pacotes, até que o primeiro pacote enviado dê uma volta completa no anel lógico e volte para ela. • Quando isto acontece, a estação pára de transmitir e envia o pacote de Token para o computador seguinte, voltando a transmitir apenas quando receber novamente o Token. AISE – Redes de computadores (Pag.15)

16. Topologias lógicas • Ethernet – Explicação do funcionamento – Ethernet (Parte 1) • Quando uma estação precisar transmitir dados, ela irradiará o sinal para toda a rede. Todas as demais estações ouvirão a transmissão, mas apenas a placa de rede que tiver o endereço indicado no pacote de dados receberá os dados. As demais estações simplesmente ignorarão a transmissão. • Como apenas uma estação pode falar de cada vez, antes de transmitir dados a estação irá “ouvir” o cabo. Se perceber que nenhuma estação está a transmitir, enviará seu pacote, caso contrário, esperará até que o cabo esteja livre. Este processo é chamado de “Carrier Sense” ou sensor mensageiro. AISE – Redes de computadores (Pag.16)

17. Topologias lógicas – Ethernet (Parte 2) http://www.guiadohardware.net/ebooks/redes/4.html • Mas, caso duas estações ouçam o cabo ao mesmo tempo, ambas perceberão que o cabo está livre e acabarão por enviar os seus pacotes ao mesmo tempo. • Teremos então uma colisão de dados. • Dois pacotes a serem enviados ao mesmo tempo geram um sinal eléctrico mais forte, que pode ser facilmente percebido pelas placas de rede. • A primeira estação que perceber esta colisão irradiará para toda a rede um sinal especial de alta frequência que cancelará todos os outros sinais que estejam a circular através do cabo e alertará as demais placas que ocorreu uma colisão. AISE – Redes de computadores (Pag.17)

18. Topologias lógicas – Ethernet (Parte 3) • Sendo avisadas de que a colisão ocorreu, as duas placas “faladoras” esperarão um número aleatório de milissegundos antes de tentarem transmitir novamente. Este processo é chamado de TBEB “truncated exponencial backof”. Apesar de as placas poderem fazer até 16 tentativas antes de desistirem, normalmente os dados são transmitidos no máximo na 3º tentativa. • Veja que apesar de não causarem perda ou corrupção de dados, as colisões causam uma grande perda de tempo, resultando na diminuição do desempenho da rede. Quanto maior for o número de estações, maior será a quantidade de colisões e menor será o desempenho da rede. Por isso existe o limite de 30 PC por segmento numa rede de cabo coaxial, e é recomendável usar bridges para diminuir o tráfego na rede caso estejamos a usar topologia em estrela, com vários hubs interligados (e muitas estações). • Outro factor que contribui para as colisões é o comprimento do cabo. Quanto maior for o cabo (isso tanto para cabos de par trançado quanto coaxial) mais fraco chegará o sinal e será mais difícil para a placa de rede escutar o cabo antes de enviar seus pacotes, sendo maior a possibilidade de erro. • Usar poucas estações por segmento e usar cabos mais curtos do que a distância máxima permitida, reduzem o número de colisões e aumentam o desempenho da rede. O ideal no caso de uma rede com mais de 20 ou 30 PC, é dividir a rede em dois ou mais segmentos usando bridges, pois isto servirá para dividir o tráfego na rede. • Veja que todo este controle é feito pelas placas de rede Ethernet. Não tem nada a ver com o sistema operacional de rede ou com os protocolos de rede usados. AISE – Redes de computadores (Pag.18)

19. Modelo OSI • Para normalizar a corrente de informação em diferentes máquinas numa rede foi criado um modelo pela ISSO (International Standards Organization) a que foi dado o nome OSI • Modelo abstrato que relaciona funções e serviços de comunicação em sete camadas • Cada camada oferece serviços à camada superior • Uma camada N “conversa” com seu par no outro lado, através do protocolo da camada N 1984 OSI – Open Systems Interconnection

20. Camada de Aplicação Camada de apresentação Camada de sessão Camada de transporte Camada de rede Camada de enlace Camada Física Modelo OSI • Define os aspectos mecânicos e eléctricos da transferência de dados • Transmissão de dados eléctricos na forma de bits ( PDU da camada física )PDU = Protocolo Data Unit Unidade de Dados de Protocolo • Meio de transmissão • Eléctrico • Óptico • Sinais através de ondas electromagnéticas • Define dispositivos típicos para tratamento de sinais, tais com transceivers ou conversores de mídia, modems, repetidores (HUBs) AISE – Redes de computadores (Pag.20)

21. Camada de Aplicação Camada de apresentação Camada de sessão Camada de transporte Camada de rede Camada de enlace Camada Física Modelo OSI • Camada de enlace ou de ligação de dados • É a camada responsável pela correcta transmissão de dados através da camada física. Assegura que os dados chegam correctamente ao destino. • Relacionada com: • Transmissão de Quadros ( PDU da camada de enlace ) • Converte um canal de transmissão físico não confiável em um canal confiável • Enquadramento • Endereçamento Físico de Controle de Acesso ao Meio ( MAC ) • Detecção e recuperação de erros • Controle de fluxo AISE – Redes de computadores (Pag.21)

22. Camada de Aplicação Camada de apresentação Camada de sessão Camada de transporte Camada de rede Camada de enlace Camada Física Modelo OSI • Fornece os endereços para os dados, escolhendo o melhor caminho entre o transmissor e o receptor • Nesta camada trabalha o protocolo IP • Transmissão de Pacotes (PDU da camada de Rede) • Endereçamento • Sequenciamento • Roteamento • Determinação do melhor caminho de um pacote através da sub-rede • controle e prevenção de congestionamento • conversão e compatibilização de protocolos e esquemas de endereçamento AISE – Redes de computadores (Pag.22)

23. Camada de Aplicação Camada de apresentação Camada de sessão Camada de transporte Camada de rede Camada de enlace Camada Física Modelo OSI • Assegura que todos os dados são enviados para o receptor na devida ordem. • Nesta camada opera o protocolo TCP • Transmissão de Segmentos (PDU da camada de Transporte) • Comunicação fim-a-fim • Provê comunicação transparente e confiável entre pontos finais • Multiplexação a nível de aplicações • Tratamento de retardo e espera de pacotes de dados • Controle da retransmissão de dados AISE – Redes de computadores (Pag.23)

24. Modelo OSI Camada de Aplicação • Gere o correcto funcionamento da sessão estabelecida entre duas máquinas • Estabelecimento de conexão entre dois computadores • Sincronismo • Tipo de comunicação ( Duplex ou Full-Duplex ) • Marcação dos dados transmitido Camada de apresentação Camada de sessão Camada de transporte Camada de rede Camada de enlace Camada Física AISE – Redes de computadores (Pag.24)

25. Camada de Aplicação Camada de apresentação Camada de sessão Camada de transporte Camada de rede Camada de enlace Camada Física Modelo OSI • Fornece conversões de formatação ou códigos, preservando o conteúdo da informação enquanto soluciona problemas de sintaxe • Formato dos dados ( Codificação e Descodificação ) • Compressão de textos • Criptografia • Conversão de códigos ( EBCDIC x ASCII ) AISE – Redes de computadores (Pag.25)

26. Camada de Aplicação Camada de apresentação Camada de sessão Camada de transporte Camada de rede Camada de enlace Camada Física Modelo OSI • Fornece serviços directamente às aplicações • Transferência de arquivos • Serviço de correio • Emulação de terminais • Gerenciamento de redes • Banco de dados • Interface do modelo OSI com os processos do(s) usuário(s) AISE – Redes de computadores (Pag.26)

27. Componentes de uma redeMeio Físico Cabos • Coaxial • Blindado, oferece maior protecção contra interferências • Cabo longo (200 e 500 metros) • Utilizado na topologia barramento • Mais caro • Par trançado (UTP) • Mais vulnerável a interferências • Cabo curto (100 metros) • Utilizado na topologia estrela • Mais flexível • Mais barato e de fácil instalação AISE – Redes de computadores (Pag.27)

28. Cabos • Fibra ótica • Maior velocidade • Isolamento elétrico e eletromagnético • Cabo longo • Alta taxa de transferência • Instalação e manutenção muito caras • Cabeamento estruturado • Infra-estrutura flexível, suportando voz, dados e multimídia • Soluções independentes de cabeamento • Suportar as exigências de performance dos múltiplos sistemas • Blocos de montagem responsáveis pela flexibilidade, confiabilidade e diminuição de tempo de indisponibilidade da rede, em caso de manutenção ou mudança de projeto AISE – Redes de computadores (Pag.28)

29. Equipamentos • Concentrador (Hub) • Centraliza a conexão de diversos equipamentos num mesmo segmento da rede, ligando-os através de uma topologia estrela • Envia o pacote a todos os pontos conectados a ele. Quando uma estação transmite, as outras escutam • Mais barato • Comutador (Switch) • Conecta máquinas de diferentes segmentos de rede • Retransmite o pacote apenas para a máquina-destino • Permite transmissões simultâneas (conversas em paralelo) • Diminui o número de colisões no segmento da rede • Roteador (Router) • Conecta rede diferentes • Capaz de traçar a melhor rota para um determinado pacote • Normalmente utilizado para conectar um “prédio” à rede da empresa, ou a empresa toda à Internet • Mais caro AISE – Redes de computadores (Pag.29)

30. Comandos de Diagnóstico • Ping • Envia um sinal para um computador remoto de modo a escutar o seu “eco”. • Retoma valores como: • Se o computador está visível ao não na rede • Se todos os pacotes de informação foram entregues • Qual o tempo que demorou a ligação • Pode usar-se as seguintes formas • Ping IP (Ex.: Ping 192.168.2.1) • Ping site (Ex.:Ping www.google.pt) • Tracert • O comando não só envia pacotes para a máquina remota como permite saber por onde os pacotes viajaram até chegar lá. • Quanto menos locais (endereços IP) até chegar ao destino melhor • Normalmente conta um máximo de 30 saltos (hoops) • Ipconfig • Permite saber qual é o estado de cada adaptador de rede instalado (e activado) • O comando sem nenhum parâmetro limita-se a apresentar os principais endereços atribuídos a cada adaptador de rede • Ipconfig /all fornece mais informações como os endereços MAC AISE – Redes de computadores (Pag.30)

31. Comandos de Diagnóstico • Pathping • É uma combinação entre o ping e o tracert • Permite verificar os movimentos até um determinado site e mostra as estatisticas dos pacotesSe todos os pacotes de informação foram entregues • Disponivel no Windows 2000 e XP • Nbtstat • Ferramenta de diagnóstico que mostra informação sobre ligações TCP/IP que usam o NetBios • Nbtstat – a «nome do computador» mostra a tabela de nomes do computador remoto • Nbtstat –n mostar o nome NetBios do computador local. • Arp • Permite resolver IPs duplicados na rede • Desta forma podemos identificar IPs repetidos e quais os computadores que os tem. AISE – Redes de computadores (Pag.31)

32. Comandos de Diagnóstico • NetStat • Permite verificar qual é o protocolo que está a ser utilizado para a comunicação, qual a porta de ligação e a situação da ligação. • Netstat –a mostra ligações TCP e UDP • Netstat –e mostra o número de pacotes que foram enviados e recebidos pela placa de rede, bem como os erros que ocorreram no envio ou recepção de dados, anulações e pacotes unicast (pacotes que viajam num só sentido) • Ftp (File Transfer Protocol) • Aceder a um servidor de FTP • Comandos: • Ls – lista o conteudo de um directório • Cd – muda de directório • Pwd – mostra qual é a directoria que estamos no servidor • Lcd – mostra e altera qual é a directoria que estamos no computador local • Put – permite enviar informação para o servidor (Ex.: Put «ficheiro local» «ficheiro» • Get – permite fazer o download de dados do servidor para o nosso computador (Ex. Get «nome do ficheiro» • Nbtstat –n mostar o nome NetBios do computador local. • Nslookup • Permite transformar o nome de um dominio no seu número de IP • Type=mx – atribuí a responsabilidade do servidor de email aqueledomínio • Domain = «nome dominio»coloca o nome do dominio actual no nome introduzido no comando • Rety = X – especifica o número de tentativas em segundos.. AISE – Redes de computadores (Pag.32)