Redes de computadores by agenciaw3c

Redes de Computadores 1 - IntroduĂ§ĂŁo

Alguns livros Douglas Comer

William Stallings

Aula 1 • Modelo Mainframe Terminal; • Modelo de Redes de Computadores; • Componentes básicos de uma Rede de Computadores; • Equipamentos; • Meios de transmissão; • Protocolos de Comunicação; • Tipos de redes; • Abrangência Geográfica das Redes; • Padronização.

Mainframe Terminal

As primeiras comunicaĂ§Ăľes eram feitas atravĂŠs de um sistema Mainframe terminal

Modelo Mainframe Terminal  Computador de grande porte centralizado;  Os recursos do computador central, denominada mainframe são compartilhadas por vários usuários (timesharing);  Os terminais não possuiam poder computacional significativo, sua função básica era de interface;  Normalmente os terminais eram interligados através de uma linha de comunicação de baixa velocidade;  Todo processamento relevante é executado no mainframe.

Mainframe Terminal Usuário digita a letra “A” 01000001

01000001

Limites de um modelo Mainframe Terminal  Se acontece algo ao computador central isto afetará a todos os terminais;  Alto custo de implementação;  Pouca escalabilidade.

Início da mudança do modelo Mainframe Terminal para o modelo de Redes de Computadores • Surgimento do microcomputador; • Implementação de Redes de Computadores com um custo menor que o Mainframe; • Downsizing.

Início da utilização de computadores

Tem como característica principal a utilização isolada de computadores. Se algum usuário tivesse que imprimir um relatório, teria que esperar aquele que estivesse utilizando o computador conectado à impressora.

Redes de Computadores

Redes de Computadores  Computadores de pequeno e médio porte interligados através de um meio físico;  Cada computador tem poder de processamento suficiente para trabalhar de forma autônoma;  Os computadores estão interligados entre si para que possam compartilhar recursos e informações.

Redes de Computadores

Vantagens na utilização de Redes de Computadores • Compartilhamento de Recursos (impressoras, discos); • Compartilhamento de informações; • Escalabilidade.

Componentes básicos Equipamentos: repetidores, Hubs, Pontes, Switches e roteadores

Cabeamento: par trançado, cabo coaxial, fibra óptica, conexões sem fio Placa adaptadora de rede (NIC): converte os dados paralelos recebidos pela CPU em padrões elétricos adequados para a transmissão pela rede. Componentes de software: Sistema Operacional de Rede (NOS), drivers de equipamentos

Protocolo de Comunicação: regras que possibilitam a comunicação entre os computadores.

EQUIPAMENTOS

Repetidores  Atuam na camada física do modelo de referência OSI;  Não possuem capacidade de efetuar conversão de protocolo;  Só podem ser usados para ligar redes identicas;  Principal função: compensar as atenuações introduzidas pelo meio fisico de transmissão;  Equipamento de baixo custo;  A utilização de repetidores permite construir redes de maior alcance.

Hub ativo: multirepetidor

Pontes  Interconectam redes na camada de enlace de dados do modelo de referência OSI;  São capazes de separar o tráfego das redes, através de uma operação de filtragem;  Essa operação é feita utilizando as informações de endereçamento contidos no cabeçalho dos quadros formatados pelo protocolo de enlace de dados.

Switch: Ponte (Bridge) multiporta

Roteadores  Interconectam redes na camada de rede do modelo de referência OSI;  Principal função dos roteadores é encaminhar as mensagens através de redes distintas, passando geralmente por vários nós intermediários;  São capazes de executar o roteamento das mensagens através de rotas múltiplas;  Essa operação é feita utilizando informações de endereçamento contidas nos cabeçalhos dos pacotes formatados pelo protocolo de rede. Roteador: camada 3 (Rede) do modelo OSI

Placa adaptadora de rede  Dispositivo eletrônico responsável por converter os dados paralelos da CPU da estação nos padrões elétricos adequados para a transmissão pela rede;  É responsável por implementar as funções da camada física e de controle de acesso ao meio (MAC);  A placa adaptadora utilizada deve ser escolhida de acordo com a tecnologia de implementação das camadas físicas (incluindo o tipo de cabeamento) e de enlace de rede.

Meios de Transmissão • Cabo coaxial • Par trançado • UTP (Unshielded Twisted Pair) • STP (Shielded Twisted Pair) • Fibra óptica • Multimodo • Monomodo • Conexões sem fio (Wireless)

Protocolos de comunicação  Padrões usados pelos dispositivos de uma rede de modo que eles consigam se entender, ou seja, trocar informações entre si;  Para que todos os dispositivos de uma rede consigam conversar entre si, todos devem estar usando um mesmo protocolo. Exemplos: • TCP/IP; • NetBEUI; • SPX/IPX; • AppleTalk.

Componentes de Software: Sistema Operacional de Rede Cliente/Servidor • Windows 2003 Server; • Unix; • Linux; • Netware / Novell. Ponto-a-ponto • Windows 95/98/ME/XP; • Linux; • Lantastic.

Tipos de redes Do ponto de vista da maneira com que os dados de uma rede são compartilhados, existem dois tipos básicos de redes:

• Redes ponto-a-ponto; • Redes cliente/servidor. Essa classificação independe da estrutura física usada pela rede, isto é, como a rede está fisicamente montada, mas sim da maneira com que ela está configurada em software.

Redes Ponto-a-Ponto  Tipo mais simples de rede que pode ser montada;  Praticamente todos os sistemas operacionais já vem com suporte a rede ponto-a-ponto;  Neste tipo de rede os micros compartilham dados e periféricos com facilidade;  Qualquer micro pode facilmente ler e escrever arquivos armazenados em outros micros da rede bem como usar periféricos que estejam instalados em outros computadores. Características: • Usada em pequenas redes; • Fácil implementação; • Baixo custo; • Sistema simples de cabeamento; • Não existem “servidores”; • Pouca segurança.

Redes Cliente/Servidor  Neste tipo de rede existe a figura do servidor, normalmente um computador que gera recursos para os demais micros da rede;  A administração e configuração é centralizada, o que melhora a organização e segurança da rede. Características: • Usada em redes maiores ou que necessitem de uma maior segurança; • Maior custo que o de redes ponto-a-ponto; • Maior desempenho; • A implementação necessita de especialistas; • Alta segurança; • Manutenção e configuração é feita de maneira centralizada, pelo administrador da rede. • Existência de servidores, que oferecem recursos aos demais micros da rede; • possibilidade de uso de aplicações cliente/servidor, como banco de dados.

Exemplo Rede: Cliente-Servidor, Ponto a Ponto Cabeamento: par-tran莽ado, wireless, fibra 贸ptica Protocolo: TCP/IP Equipamentos: Hub, Switch, Roteador

Abrangência geográfica das redes  As tecnologias empregadas para a implementação de redes de computadores variam significativamente de acordo com a extensão geográfica que ela abrange;  Por esta razão, as redes são classificadas de acordo com a máxima distância entre computadores a ela conectadas;  A classificação mais usual define três categorias: • Redes Locais (LAN); • Redes Metropolitanas (MAN); • Redes de Longa Distância (WAN);

Redes Locais (LAN)  Utilizam tecnologias de transmissão que permitem abranger uma extensão limitada a uns poucos quilômetros;  Empregam usualmente técnicas de broadcast através de um meio compartilhado;  A velocidade de operação de uma LAN varia de acordo com a tecnologia utilizada: as velocidades mais usuais são 10 Mbit/s ou 100 Mbit/s. Exemplos: • Ethernet • Token Ring • Token Bus

Local Area Networks

Ethernet

Arquitetura da Ethernet original

Redes Metropolitanas (MAN) Utilizam tecnologias de transmissão que permitem abranger uma extensão superior às empregadas pelas LANs; A principal razao para distinguir as MANs como uma categoria a parte é que um padrão de tecnologia foi criado especialmente para elas: o DQDB ou IEEE 802.6, utiliza um meio compartilhado semelhante as LANs; A diferença básica é que são utilizados dois barramentos para conectar os computadores, oferecendo um caminho full-duplex entre qualquer par de estações; A utilização de meios compartilhados simplifica consideravelmente a implementação da rede, pois não é necessário utilizar os equipamentos para controlar o fluxo de informações. Exemplo: • DQDB (IEEE 802.6)

Redes de longa distância (WAN)  Redes públicas ou privadas que utilizam tecnologias que permitem abranger uma extensão muito grande como um país ou um continente.  As redes WANs utilizam técnicas de chaveamento (roteamento).  São geralmente formadas por vários segmentos de LANs interconectadas por uma subrede.  A subrede é formada por um conjunto de equipamentos de comutação, usualmente chamados de roteadores, responsáveis por determinar o caminho do fluxo de informações entre estações conectadas de LANs distintas.  Uma rede WAN pode ser formada por uma infinidade de roteadores interconectados por enlaces físicos de longa distância, permitindo construir redes com uma abrangência geográfica e o número de computadores praticamente ilimitada.

Wide Area Networks

ClassificaĂ§ĂŁo das redes

Topologia física  Refere-se a organização física de uma rede, isto é, a forma como os enlaces físicos e os nós de comutação estão organizados;  Diversas organizações de rede são possíveis;  A escolha de uma topologia é uma etapa importante do projeto, pois afeta a eficiência, velocidade, expansibilidade e confiabilidade da rede;  A topologia pode variar desde organizações muito simples até arranjos mais complexos. Os principais arranjos são os seguintes:  Topologia em malha;  Topologia em barramento;  Topologia em anel;  Topologia em estrela;  Topologia mista.

Topologia em malha  As estações são ligadas entre si, duas a duas, através de um caminho físico dedicado;  Na prática, a topologia em malha é raramente utilizada, pois os custos de implantação física da rede são muito elevados;  O Arranjo em malha só é admissível em aplicações muito especiais, quando as estações precisam trocar constantemente informações entre si para resolver um problema complexo.

Cálculo para número de arcos: Arcos=N(N-1)/2

Topologia em barramento  Utiliza um meio de transmissão compartilhado por todos os computadores da rede denominado barra ou barramento;  O modo básico de comunicação é o broadcasting, onde cada computador conectado ao barramento pode ouvir todas as informações transmitidas;  Cabe a cada computador decidir se ele é o destinatário final da mensagem ou não.

Topologia em anel  As estações são conectadas sequencialmente umas às outras através de repetidores formando um caminho fechado denominado anel;  Nas implementações mais usuais, a comunicação se dá sequencialmente e de forma unidirecional;  Quando uma mensagem é enviada por uma estação ela circula no anel completamente, até voltar a estação de origem, quando é retirada;  A estação que é a destinatária copia a mensagem durante a sua passagem, as demais simplesmente a ignoram. Exemplos: • Token Ring • FDDI

Topologia em estrela Refere-se genericamente ao arranjo onde todas as estações estão ligadas a um nó central único que intermedia todas as conexões;  O nó central pode exercer simplesmente a função de concentrador de fiação ou pode oferecer funções de comutação;  No primeiro caso o nó central pode ser um simples concentrador (hub);  No segundo caso o nó central é um equipamento que, ao invés de conectar o equipamento em um meio compartilhado, utiliza técnicas de chaveamento que possibilitam a troca de mensagens entre várias estações simultaneamente. Neste caso, o nó central recebe a denominação de comutador ou switch.

Topologia mista  Arranjo complexo formado pela interligação de duas ou mais topologias diferentes;  Para permitir a interligação de topologias diferentes é necessário utilizar dispositivos de rede especiais para efetuar a conversão entre protocolos e padrões físicos específicos de cada topologia;  Normalmente utiliza-se um roteador multiprotocolo para efetuar essa conversão.

Topologia lógica Refere-se a forma através do qual o sinal é efetivamente transmitido entre um computador e outro. Uma rede pode ter uma topologia física em estrela, mas a topologia lógica em barramento, como é o caso do Ethernet. Exemplos: Ethernet

Padronização  A falta de padronização na indústria de informática nos leva a situações como, por exemplo, a falta de conectividade entre dispositivos de fabricantes diferentes;  Um padrão permite que um maior número de fornecedores produza um determinado recurso (hardware ou software), assegurando para seus usuários compatibilidade entre produtos de distintos fabricantes;  Existem diversos orgãos de padronização que disponibilizam as normas para a area de redes de computadores e telecomunicações.

Exemplo:

Rede proprietária: empresa X Só pode se conectar com os equipamentos que estão em conformidade com os seus padrões

Rede com padrão aberto

ISO www.iso.org

International Organization for Standartization

 É uma entidade internacional formada por instituições de normalização de mais de 120 países em 1947;  A organização consiste de 180 comitês técnicos, 750 subcomitês, 1900 grupos de trabalhos e 20 grupos temporários de trabalho;  Esta organização da ISO permite uma representação mais global para fabricantes, vendedores, usuários, laboratórios de teste, entidades de representação de grupos, governos e centros de pesquisa;  Um conjunto de 9000 padrões e relatórios técnicos foi produzido na ISO nos últimos 20 anos;  Esta documentação, além de grande em quantidade, é diversa em termos de tópicos (química básica, fotografia, engenharia mecânica, indústria gráfica e processamento da informação, entre outros).

IETF www.ietf.org

Internet Engineering Task Force

 É o grupo de engenharia responsável pelo desenvolvimento de protocolos e aplicações da Internet;  O IETF é um grupo internacional grande e aberto formado por pesquisadores, projetistas de redes e vendedores interessados na evolução tecnológica da arquitetura da internet;  É formado por grupos de trabalhos nas áreas de roteamento, gerência de rede e segurança, entre diversas outras áreas;  Tem seu funcionamento efetuado através de encontros anuais e listas de distribuição entre seus membros;  Os RFCs (Request for Comments) são os relatórios técnicos no desenvolvimento de qualquer facildiade para a internet.

IEEE www.ieee.org

Institute of Electrical and Electronics Engineers

 É a maior sociedade técnica do mundo, fundada em 1884.  Atualmente tem mais de 540.000 membros em 160 países.  O instituto promove conferências técnicas, simpósios e encontros regionais.  Os trabalhos publicados com o apoio do IEEE são considerados muito importantes.

ITU www.itu.org

International Telecommunication Union

 É uma organização responsável pela padronização na área de telecomunicações.  É a sucessora do CCITT, que foi fundada em 1865.  Com a fundação das Nações Unidas, em 1947 o CCITT passou a ser um órgão da ONU.  Em meados dos anos 90, o CCITT tornou-se ITU. Esta instituição foi dividida em três setores:  ITU-R: (setor de radiodifusão) – regula a alocação de frequências de rádio em todo o mundo.  ITU-T: (telecomunicações) – controla sistemas de telefonia e de comunicação de dados terrestres e espacial.  ITU-D: Setor de desenvolvimento.