Rede de Computadores

1. Rede de Computadores Prof. Claudio Benossi

2. Sumário • Introdução • Uso de redes de computadores • Tipos de redes • Internet • Protocolos • Redes de acesso • Meios físicos • Camadas de protocolos

3. Introdução • O que é uma rede de computadores? • Conjunto de dispositivos interconectados para trocar informações e compartilhar recursos • No começo as redes eram formadas por dispositivos convencionais (computadores pessoais) • Mas e hoje? Podemos ainda utilizar a expressão: “redes de computadores?” Somente computadores tradicionais participam de uma rede?

4. Introdução • Significado da palavra “computador” é mais amplo atualmente

5. Introdução

6. Evolução das redes • Redes de computadores têm evoluído rapidamente nas últimas décadas • Qual a razão para este crescimento? • Dois motivos principais: • Necessidade de troca de informações com baixo custo e alta velocidade • Necessidade de compartilhar recursos de hardware e de software

7. Evolução das redes • Troca de informações barata e rápida • Instituições disponibilizando notas e informações acadêmicas para os alunos • Cursos à distância • Informações de cunho geral para a sociedade • Transações bancárias • Marketing • Comércio eletrônico • E-mail

8. Evolução das redes • Compartilhamento de recursos de hardware e software • Impressoras • Espaço em disco • Outros processadores • Arquivos • Conexão à Internet

9. Uso de redes de computadores • Redes corporativas • Empresas com muitas fábricas monitorando estoque em todas as unidades • Redes para pessoas • Acesso a informações remotas • Comunicação • Diversão • Questões sociais Discussão sobre o que pode ou não pode ser compartilhado

10. Visão geral de uma rede • Alguns papéis importantes em uma rede • Transmissor (origem) • Receptor (destino) • Dado a ser enviado/recebido • Canal de comunicação (link) • Interface de rede

11. dado Visão geral de uma rede Transmissor: geralmente dinâmico (em um momento pode tanto estar transmitindo quanto recebendo dados) Canal de comunicação: transporta os dados entre o transmissor e o receptor Transmissor ou origem Canal de comunicação interface interface Receptor ou destino Interface de rede: conecta os dispositivos fisicamente ao canal de comunicação. Coloca o dado na origem e retira no destino. Cada dispositivo em uma rede possui uma identificação única. No caso da Internet, cada host possui um IP que é único em toda a rede.

12. Tipos de redes • Classificação das redes por escala Máquina de fluxo de dados Multicomputador Rede Local Rede Metropolitana Rede Geograficamente Distribuída Internet

13. Redes Locais • Também chamada de LAN (Local Area Network) • Redes privadas • Prédios, campus universitário • Características principais: • Possuem poucos quilômetros de extensão • Alta taxa de transferência • Baixa ocorrência de erros • Sem roteamento da informação (caracterizado por um broadcast)

14. Redes Locais • Topologia • Maneira pela qual os elementos são interligados • Estrela

15. Redes Locais • Topologia • Maneira pela qual os elementos são interligados • Barra

16. Redes Locais • Topologia • Maneira pela qual os elementos são interligados • Anel

17. Redes Metropolitanas • Também chamada de MAN (Metropolitan Area Network) • Abrangem a região metropolitana de de uma cidade • Versão ampliada de uma LAN • Existe roteamento de informação, mas é transparente para o usuário final (telecomunicações)

18. Redes Metropolitanas • Utilizam o padrão DQBD (Distributed Queue Dual Bus) • Dois cabos interligam os computadores, um para cada direção Direção do fluxo do barramento Head-end Head-end Direção do fluxo do barramento

19. Redes Geograficamente Distribuídas • Também chamadas de WAN (Wide Area Network) • Engloba uma vasta região (estado, país, continente) • Transmissão baixa (comparado às LANs) • Alta taxa de erros • Possui roteamento da informação

20. Redes Geograficamente Distribuídas

21. Redes sem fio • Segmento que mais cresce na indústria de computadores • Conexão em carros, aviões, qualquer lugar • Escritório portátil • Custo reduzido de infra-estrutura • Suporte a aplicações móveis

22. Internet • Rede de computadores mundial • Conecta milhões de equipamentos de computação em todo o mundo • Equipamentos são chamados de hosts ou sistemas terminais • Aplicações da Internet (a Web, e-mail, etc) são programas de aplicação de rede

23. Componentes da Internet • Os hosts operam protocolos que controlam o envio e o recebimento de informações na Internet • TCP e IP: protocolos mais importantes da Internet • Conhecidos coletivamente como TCP/IP • Os hosts são conectados entre si por enlaces (links) de comunicação • Cabos coaxiais, fibra óptica, etc

24. Componentes da Internet • Sistemas finais são geralmente conectados por equipamentos de comutação (troca) • Roteadores (routers) • Encaminha a informação (pacotes de dados) do enlace de entrada para o enlace de saída • Internet: rede de redes • Conjunto interconectado de redes públicas e privadas (Internet e Intranet)

25. Componentes da Internet • Internet: • Levemente hierárquica • Provedores de serviços de Internet (ISPs) ISP local Servidor ISP regional Roteador Estações fixas Estações móveis Rede corporativa ISP local  ISP regional  ISP nacional e internacional

26. Internet x Intranet • Internet pública: • A rede global discutida anteriormente • Internet privada: • Redes privadas, onde os computadores não são acessíveis às máquinas externas • Coorporações, orgãos governamentais, etc • Chamada de Intranet • Usam a mesma tecnologia da Internet (computadores, roteadores, protocolos, padrões...)

27. Tipos de serviço • Dois tipos de serviço às aplicações distribuídas: • Orientado à conexão • Garante envio correto das informações • Não-orientado à conexão • Não garante a corretude da entrega das informações

28. Entidades básicas • Os hosts podem ser divididos em duas categorias: • Clientes • Comumente estações de trabalho comuns • Pedem determinado serviço • Servidores • Comumente máquinas mais poderosas • Provêem determinado serviço • Modelo que predomina na Internet

29. Entidades básicas • Utilizado por inúmeras aplicações populares • Web • E-mail • Transferência de arquivos • Grupos de discussão • Login remoto

30. Entidades básicas • Aplicações distribuídas • Cliente e servidor em máquinas e redes diferentes

31. Entidades básicas • Tipos de servidores: • Arquivos (serviços de armazenamento e acesso às informações)‏ • Banco de dados(BDs e processos de consulta)‏ • Impressão(serviços de impressão)‏ • Comunicação(procedimentos de acesso à rede e interface com os dispositivos dos usuários)‏ • Gerenciamento(tráfego da rede, desempenho, identificação de falhas)‏ • ...

32. Redes de acesso • Como ligar dois hosts ao primeiro roteador? • Redes de acesso • Residenciais • Institucionais • Móveis ISP local Servidor ISP regional Roteador Estações fixas Estações móveis Rede corporativa

33. Acesso residencial: ponto a ponto • Discado via modem (dial-up) • Até 56 Kbps, acesso direto ao roteador (conceitualmente) • RDSI: rede digital de serviços integrados (ISDN) • 128 Kbps, conexão digital ao roteador • ADSL:asymmetric digital subscriber line • Até 1 Mbps de casa ao roteador • Até 8 Mbps do roteador a casa • Telefônica, Telemar, GVT • Usuário é mais consumidor do que produtor de informações

34. Acesso residencial: cable modems • HFC: hybrid fiber coax • Assimétrico: até 10Mbps p/ a casa, 1 Mbps p/ a rede; • Rede de cabo e fibra liga casa ao roteador do provedor • Acesso compartilhado ao roteador pelas casas; • Problemas: dimensionamento, congestionamento; • Disponibilidade: via companhias de TV a cabo; • Ex.: NET, TVA

35. Acesso institucional: redes locais • Rede local (LAN) da empresa/universidade liga sistema terminal ao 1º roteador • Ethernet: cabo compartilhado ou dedicado usado para acesso ao roteador, 10 Mbps, 100 Mbps, Gigabit Ethernet • Disponibilidade: corporações, instituições, redes locais e domésticas • Roteador de borda roteia pacotes com destino externo à LAN

36. Roteador Estação Base Sistemas móveis Acesso sem fio • Rede de acesso sem fio liga ao roteador • Redes locais sem fio: • Espectro de rádio substitui o cabo • Exemplo: IEEE 802.11 a/b/g/n (WiFi) • Acesso sem fio não local: • CDPD: acesso sem fio ao roteador do provedor via rede de telefonia celular • IEEE 802.16 (WiMAX) • Protocolo MAC • Controla o acesso ao meio

37. Meios de transmissão • São os caminhos físicos através dos quais ocorre a comunicação entre remetente/destinatário • Podem ser classificados em: • Guiados • Meios físicos como cabos coaxiais, fibra óptica, ... • Não-guiados: • Usa atmosfera terrestre ou o espaço • Satélites, microondas, infravermelho, ...

38. Meios Guiados • Capacidade limitada pelos parâmetros de distância e tipo da rede • Restrição de largura de banda • Restrição na taxa de transmissão (em bits/segundo) • Mais comuns são: • Cabos coaxiais • Pares trançados • Fibra óptica

39. Meios Guiados • Cabo Coaxial • Fio de cobre esticado na parte central envolvido por um material dielétrico isolante (não conduz corrente elétrica) • O isolante é protegido por um condutor cilíndrico • O condutor externo é coberto por uma camada plástica protetora

40. Meios Guiados • Cabo coaxial • Largura de banda depende do tamanho do cabo • Em cabos de 1km, pode se chegar a uma taxa de 1 a 2 Gbps • Bidirecionais • Foram muito usados no sistema telefônico, mas têm sido substituídos por fibra óptica

41. Meios Guiados • Cabo de Par Trançado • UTP (Unshielded Twisted Pair) • Sem blindagem (mais usado) • STP (Shielded Twisted Pair) • Com blindagem • Consistem em dois fios de cobre encapados, enrolados de forma helicoidal para diminuir a interferência elétrica entre os fios • Categoria 3: fio telefônico, Ethernet de 10Mbps • Categoria 5: Ethernet de 100 Mbps

42. Meios Guiados • Cabo de fibra ótica: • Meio de transmissão: fibra de vidro ultrafina, iluminada por pulsos de luz • Luz indica um bit 1, ausência de luz indica um bit 0 • Operação de alta velocidade: • Ethernet de 100 Mbps • Transmissão de alta velocidade ponto a ponto (ex.: 10 Gbps) • Baixa taxa de erros

43. Meios Guiados • Cabos de fibra óptica Capa externa Extremidade de um cabo com 3 fibras

44. Meios Não-Guiados • Necessidade de transmissão em locais onde não podem ser passados cabos ou a passagem dos mesmos é impossível • Desertos, pântanos, etc • Meios mais conhecidos: • Satélites • Microondas • Infravermelho

45. Meios Não-Guiados • Satélites • Meio mais conhecido no Brasil • Distâncias grandes • Causam retardos na comunicação • Canais de até 50Mbps • Microondas • Transmissão de ondas de rádio com maiores frequências • Canais de até 155Mbps • Envio direcionado (evitando que qualquer um receba o sinal) • Infravermelho • Distâncias pequenas e muita interferência do meio

46. Protocolos • Conjunto de regras que determinam como deve ocorrer a comunicação entre duas estações em uma rede • Mensagens específicas são enviadas • Ações específicas são tomadas

47. Protocolos • Analogia humana Oi Oi Você é gremista? CLARO que sim! tempo

48. Protocolos • Em redes de computadores • Máquinas em vez de pessoas • Toda comunicação na Internet é governada por protocolos Protocolos definem formato, ordem de mensagens enviadas e recebidas entre entidades de rede e ações tomadas ao enviar ou receber uma mensagem.

49. Protocolos • Em redes de computadores Pedido de conexão Resposta positiva GET: http://www.inf.unisinos.br <arquivo> tempo

50. Protocolos • Em sistemas de comunicação existem mensagens de controle desta comunicação além dos dados que se quer enviar • análogo ao sistema postal