Conceitos Básicos de
Informática
REDES DE COMUNICAÇÃO
Maria Aparecida Castro Livi
[email protected]
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Informática
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.
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Objetivos


Conhecer características básicas de aplicações via
redes.
Descrever as características básicas de serviços de
dados existentes no Brasil.
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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.
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Processamento centralizado
Modalidades:

Local

À distância
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Processamento centralizado:
modalidade local
Computador de grande porte (mainframe)
atende às necessidades de processamento.
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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.
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Burroughs - B6700 (UFRGS, década de 1970),
mainframe que atendia processamento centralizado
nas modalidades local e à distância
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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.
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Redes
de
Comunicação
de
Informação
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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.
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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.
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Evolução dos Sistemas de Comunicação :
quanto à estrutura
• Ligação ponto a ponto
• Com concentrador de terminais
• Rede de comunicação de dados
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Ligação ponto a ponto entre dois
Equipamentos Terminais de Dados (ETDs)
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Concentrador de terminais ou HUB
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Estrutura básica de uma rede de
informação
ETD
ETD
ETD
ETD
ETD
ETD
ETD
ETD
ETD
Nó
1
ETD
Nó
2
Sub-Rede
Comunicações
ETD
Nó
4
ETD
A
ETD
Nó
3
Nó
5
ETD
B
Nó
6
ETD
LEGENDA
Enlace de Acesso
Enlace de Rede
Conexão de Rede
ETD
Nó
8
ETD
Nó
7
ETD
ETD
ETD
ETD
ETD
ETD
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ETD
ETD
ETD
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Redes de Comunicação de
Informação (cont.):
Elementos estruturais básicos:
 equipamentos terminais de dados
(ETDs);

sub-rede de comunicação;

protocolos.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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
nível
nível
nível
de
de
de
de
transporte;
sessão;
apresentação;
aplicação.
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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.
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Conexão entre dois ETDs passando por duas redes e
diferentes equipamentos intermediários.
ETD
Switch
HUB
ETD
Roteador
Gateway
HUB
Switch
Rede 1
Rede 2
ETD
ETD
(7) Nível de Aplicação
Pilha de Protocolos
Protocolo de Aplicação
(6) NA - Nível Apresent.
(5) NS - Nível de Sessão
Níveis superiores
(4) NT - Nível de Transp.
Protocolo de Rede
(3)NR - Nível de Rede
(1) NF - Nível Físico
Protocolo de Elace
HUB
NF
NA - Nível Apresentação
Protocolo de Sessão
Protocolo de Transporte
(2) NE - Nível de Enlace
Nível de Aplicação
Protocolo de Apresentação
Roteador
Gateway
NR
NR
Switch
NE
NF
NF
NS - Nível de Sessão
R ote a d or
NT - Nível de Transporte
R ote a d or
NR - Nível de Rede
Switch
NE
NE
NE
NE
NF
NF
NF
NF
NE
NF
NF
HUB
NE - Nível de Enlace
NF
NF - Nível Físico
Meio físico
Figura superior: Topologia
Figura inferior: modelagem da topologia segundo o modelo MR-OSI
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24
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.
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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.
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Topologias básicas
em redes de curta distância:
•Anel
•Barra
•Estrela
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Topologia de rede: anel
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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.
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Topologia de rede: barra
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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.
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Topologia de rede: estrela
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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.
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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.
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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.
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Fonte: http://www.mct.gov.br/temas/info/Relatorios/Relatorio2001/Graficos/Image22.gif
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Rede de dados com rede
núcleo
Um único salto ou hop
Roteadores de
Borda ou de
Acesso
ETD
A
Switch Router
da Rede Núcleo
Rede Núcleo
A
ETD
B
B
Legenda
Switch Router (Possui tanto
funções de router como de
switch)
Roteador IP
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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.
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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
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Redes LAN
Surgiram na década de 80.
Principais funções:

Compartilhamento de periféricos;

Compartilhamento de software;

Compartilhamento de informações
(BDs).
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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.
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41
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.
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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.
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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).
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Interconexão de redes com diversas extensões
geográficas
LAN
PAN
MAN
ISP – Internet Service Provider
LAN
LAN
MAN
Backbone Nacional ou
Internacional
lAN
LAN
LAN
WAN
LAN
LAN
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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.
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Algumas aplicações via redes

Correio Eletrônico

News

BBS (Bulletin Board System)

Teleconferência
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Empresas que fornecem serviços
de telecomunicações e
comunicação de dados:




Embratel
Brasil Telecom (telefonia fixa Centrooeste , Sul e parte da região Norte)
Telefonica (São Paulo)
Telemar (Norte e Nordeste)
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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)
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