Conceitos Básicos de Informática REDES DE COMUNICAÇÃO

1. Conceitos Básicos de InformáticaREDES DE COMUNICAÇÃO Maria Aparecida Castro Livi cidalivi@inf.ufrgs.br Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Informática

2. Objetivos • Conceituar redes de computadores. • Conceituar redes de comunicação de dados. • Identificar os elementos estruturais básicos de uma rede de comunicação de dados. • Conceituar sub-rede de comunicação de dados. • Identificar as topologias de redes de curta distância. • Conceituar backbone de uma rede. • Identificar e descrever os tipos de rede por extensão geográfica e suas características principais. • Conceituar de cliente e servidor.

3. Objetivos • Conhecer características básicas de aplicações via redes. • Descrever as características básicas de serviços de dados existentes no Brasil.

4. Evolução dos Sistemas de Comunicação de Dados: quanto ao processamento Processamento centralizado Hardware, software e armazenamento concentrados em um único local. Dados são coletados e levados ao computador, resultados são levados ao usuário. Processamento descentralizado Processamento é realizado pelo computador ao qual o terminal está ligado, não necessariamente o computador central.

5. Processamento centralizado Modalidades: • Local • À distância

6. Processamento centralizado:modalidade local Computador de grande porte (mainframe) atende às necessidades de processamento.

7. Processamento centralizado:modalidade à distância • Terminais burros (sem capacidade de processamento) ligados através de uma rede de teleprocessamento ao computador central. • Acesso ao computador central é descentralizado, mas processamento ainda é centralizado. • Envolve meios e equipamentos que garantam o transporte da informação de onde é gerada para onde será processada.

8. Burroughs - B6700 (UFRGS, década de 1970), mainframe que atendia processamento centralizado nas modalidades local e à distância

9. Processamento descentralizado Modalidades: Redes de computadores “Uma rede de computadores é uma coleção de computadores autônomos, porém interconectados, capazes de trocar informação entre si.” (Definição de A. S. Tanenbaum) O usuário deve gerenciar pessoalmente a rede. • Sistemas distribuídos • Tipo especial de rede onde o local de processamento é transparente para o usuário. • O sistema operacional de rede atende o funcionamento da rede.

10. Redes de Comunicação de Informação

11. Redes de Comunicação de Informação Conjunto de sistemas de processamento ou Equipamentos de Terminação de Dados (ETDs), interligados através de um sistema de comunicação, que permite a troca de informações entre eles. Informação: dados de computador ou serviços multimídia (voz, áudio, vídeo), gerados em tempo real ou obtidos a partir de dispositivos de armazenamento de massa.

12. Equipamentos de terminação de dados (ETDs) São os sistemas de processamento de informação finais, capazes de gerar e/ou consumir informação. Estão conectados à sub-rede de comunicação. Neles são processadas as aplicações ou os serviços do usuário. Ex.: computadores, servidores, dispositivos de vídeo ou áudio, etc.

13. Evolução dos Sistemas de Comunicação : quanto à estrutura • Ligação ponto a ponto • Com concentrador de terminais • Rede de comunicação de dados

14. Ligação ponto a ponto entre dois Equipamentos Terminais de Dados (ETDs)

15. Concentrador de terminais ou HUB

16. Estrutura básica de uma rede de informação

17. Redes de Comunicação de Informação (cont.): Elementos estruturais básicos: • equipamentos terminais de dados (ETDs); • sub-rede de comunicação; • protocolos.

18. Sub-rede de comunicação Composta essencialmente pelos nós da rede, que são interconectados pelos enlaces de comunicação. Nós: também chamados de roteadores ou comutadores. São sistemas intermediários que têm como função principal determinar o melhor caminho para que o fluxo de informação chegue ao seu destino.

19. Enlaces Enlaces de acesso podem ser curtos, de alguns metros a alguns quilômetros (ex.: pares de fios telefônicos). Meios: canal de rádio freqüência (acesso sem fio), pares de fios trançados, cabos coaxiais e fibras ópticas. Enlaces de comunicação entre nós da sub-rede: também chamados de troncos ou links, são formados normalmente por canais digitais do sistema de telecomunicações público (capacidade variando de alguns mega bits por segundo até dezenas de giga bits por segundo).

20. Protocolos Regras que regulamentam a troca de informações entre os ETDs e os nós da sub-rede de comunicação. Exemplos de tipos de protocolos: de acesso do ETD ao nó de acesso; de comunicação entre nós ao longo da rede até o ETD remoto, etc. Os protocolos que cooperam entre si para viabilizar a troca de informação entre aplicações dos ETDs definem a chamada pilha de protocolos de comunicação da rede.

21. Arquitetura de rede A arquitetura de uma rede é o conjunto formado por: • nós da sub-rede; • enlaces de comunicação; • enlaces de acesso; • conjunto de protocolos que atuam entre os ETDs e os nós da rede.

22. MR OSI (ISO) Modelo de Referência para Interconexão de Sistemas Abertos Este modelo de referência, segundo a ISO (International Standard Organization), é largamente empregado em redes. Segundo este modelo a interação entre duas aplicações de dois ETDs dá-se segundo um modelo de sete níveis ou camadas.

23. Modelo de Referência para Interconexão de Sistemas Abertos - MR OSI (ISO) (cont.): Os sete níveis ou camadas: • nível físico; • nível de enlace; • nível de rede; • nível de transporte; • nível de sessão; • nível de apresentação; • nível de aplicação. Preocupação é com a comunicação confiável dos dados entre ETDs. Funções e serviços elaborados pelos diferentes protocolos de comunicação convergem para a aplicação sendo executada.

24. Conexão entre dois ETDs passando por duas redes e diferentes equipamentos intermediários. Figura superior: Topologia Figura inferior: modelagem da topologia segundo o modelo MR-OSI

25. Topologias de redes: Topologia física definida pela maneira como: • se distribuem espacialmente os nós da rede; • pela forma como se interligam esses nós. Topologia é definida normalmente a partir de um critério que visa atender uma exigência específica da rede: alta vazão, baixo atraso, alta confiabilidade, economia de enlaces, etc.

26. Topologias de redes (cont.) A extensão geográfica importante na definição da topologia de uma rede. Redes de pouca extensão geográfica, chamadas de redes locais ou LANs, utilizam topologia do tipo anel, barra ou estrela. Nessas topologias, cada ETD é simultaneamente também um nó da rede exercendo funções de encaminhamento de dados para um ETD remoto.

27. Topologias básicas em redes de curta distância: • Anel • Barra • Estrela

28. Topologia de rede: anel

29. Topologia de rede: anel Vantagem: protocolo de acesso simples. Cada estação que também é um nó tem o direito de usar o anel de forma seqüencial. Desvantagem: pouca confiabilidade. Rompimento do anel, no meio físico, ou por um defeito de um nó, compromete toda a estrutura.

30. Topologia de rede: barra

31. Topologia de rede: barra Vantagem: todos ouvem o que está sendo transmitido, mas cada estação, que também é um nó, só fica com os pacotes que lhe são destinados. Desvantagem: como disciplinar o acesso das estações à barra, já que todas partilham o mesmo meio.

32. Topologia de rede: estrela

33. Topologia de rede: estrela Vantagem: transmissão de uma estação sempre é repassada pelo nó central (repetidor) para todas as demais estações. Desvantagem: como disciplinar o acesso das estações ao nó central.

34. Rede Núcleo ou Backbone de uma rede O conjunto de nós de trânsito de uma rede é chamado de núcleo dessa rede, ou também, de seu backbone (espinha dorsal). Nó de trânsito: nó que tem a função única de direcionar o tráfego nas suas portas, de acordo com o destino final dos dados. Nunca um dado tem por destino final um nó deste tipo.

35. Rede Núcleo ou Backbone de uma rede (cont.): O núcleo é constituído de enlaces de alta velocidade e de nós de comutação rápida. O principal objetivo do núcleo de uma rede é o encaminhamento rápido dos pacotes recebidos nos nós de acesso para os nós de destino.

36. Fonte: http://www.mct.gov.br/temas/info/Relatorios/Relatorio2001/Graficos/Image22.gif

37. Rede de dados com rede núcleo

38. Tipos de rede por extensão geográfica: • PAN (ou WPAN) (Personal Area Network) Alguns metros. 2 Mbits/s. • LAN (Local Area Network) Alguns quilômetros. 10Mbit/s a 10 Gbit/s. • MAN (Metropolitan Area Network) Centenas de quilômetros. 155Mbit/s a 10Gbit/s • WAN (Wide Area Network) Nacional e internacional. 64Kbit/s a Tbit/s.

39. Redes PAN ou WPAN* Redes de curtíssima distância que utilizam comunicação sem fio (canais de rádio freqüência). Interconectam dispositivos de rede, multimídia e processamento de dados em distâncias de poucos metros, normalmente em uma mesma sala. O padrão que mais se impôs é conhecido comercialmente como Bluetooth. O Bluetooth surgiu a partir de um Grupo de Interesse Especial integrado pela IBM, Intel, Nokia e Toshiba. * Wireless Pan

40. Redes LAN Surgiram na década de 80. Principais funções: • Compartilhamento de periféricos; • Compartilhamento de software; • Compartilhamento de informações (BDs).

41. Redes LAN Permitem comunicação e intercâmbio de informações entre usuários, agilizando as funções normais de escritório (ex.:correio eletrônico). Características: • flexibilidade de expansão física e lógica; • opção econômica para usuários de processamento de dados em relação aos mainframes.

42. Redes LAN (cont.) Padronizadas segundo três padrões da IEEE, que tinham por objetivo a automação de escritórios, integração de múltiplos serviços e automação de fábrica. Ethernet: implementação da Digital, Intel e Xerox com base nos padrões IEEE. É um estrondoso sucesso comercial. Estima-se que mais de 90% das redes locais instaladas em nível mundial são do tipo Ethernet.

43. Redes MAN(Metropolitan Area Networks) Redes MAN, mais redes locais LAN, fazem parte das tecnologias de acesso à INTERNET, ou seja, ISP (Internet Service Provider). Tecnologias MAN mais representativas no acesso a ISPs: • ADSL: acesso por par telefônico, em taxas de no máximo 2Mbits/s. • cable-modem: utiliza canais partilhados do sistema de televisão a cabo CATV, com taxas de usuário final da ordem de 1Mbit/s.

44. Redes WAN(Wide Area Networks) Essas redes são suportes de telecomunicações que cobrem distâncias que vão a dezenas de milhares de quilômetros. O meio utilizado é preferencialmente as fibras ópticas. A Internet e as redes corporativas usam para comunicações a longa distância esse suporte oferecido pelas concessionárias de telecomunicações. Presentemente o tráfego de dados supera o tráfego de voz nos sistemas de telecomunicações, para fazer face à essa demanda otimizou-se o tráfego de dados para taxas da ordem de tera bits por segundo (Tbit/s).

45. Interconexão de redes com diversas extensões geográficas

46. Arquitetura cliente/servidor • Cliente: computador com hardware capaz de suportar o software necessário à sua ligação a uma rede. • Servidor: computadores que compartilham seus discos e periféricos com as estações clientes.

47. Algumas aplicações via redes • Correio Eletrônico • News • BBS (Bulletin Board System) • Teleconferência

48. Empresas que fornecem serviços de telecomunicações e comunicação de dados: • Embratel • Brasil Telecom (telefonia fixa Centro-oeste , Sul e parte da região Norte) • Telefonica (São Paulo) • Telemar (Norte e Nordeste)

49. Serviços de comunicação de dados disponíveis no Brasil • Linha discada: rede telefônica comum discada (tarifa: uso e distância). • Linha privativa: linhas para transmissão exclusiva de dados (custo mensal fixo). • Acesso à Internet: todas as empresas que atuam no setor são ISPs (Internet Service Providers). • Acesso de alta velocidade para a Internet por cable modem (pelas Nets), ADSL (pelas Teles)