Redes de Computadores
Professor: Alexandre Unterstell - [email protected] - www.alex.inf.br
Redes de computadores
“Coleção de computadores interconectados, permitindo a troca de dados e a partilha de
recursos.”
Uma rede é constituída por computadores, impressoras, scanners e outros dispositivos de
rede. Os objetivos de uma rede de computadores é a troca de informações, onde é possível ter
acesso a um dado que está fisicamente localizado distante, compartilhamento de periféricos, uso
de sistemas distribuídos e uso da internet, gerando economia, agilidade e confiabilidade onde a
rede é aplicada.
Tipos de redes:
1. Redes Ponto-a-Ponto:
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Usada em redes pequenas;
Baixo Custo e Fácil implementação;
Baixa segurança e Sistema simples de cabeamento;
Micros instalados em um mesmo ambiente de trabalho;
Não existe um administrador de rede nem servidores;
Impossibilidade de utilização de servidores de banco de dados, pois não há um controle de
sincronismo para acesso aos arquivos.
2. Cliente/servidor:
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Redes pequenas ou grandes.
Custo maior que as redes ponto-a-ponto;
Maior desempenho do que as redes
Implementação necessita de especialistas;
Alta segurança;
Configuração e manutenção é centralizada;
Existência de servidores.
Tipos de servidores:
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Servidor de Arquivos: É responsável pelo armazenamento de arquivos de dados - como
arquivos de texto, planilhas eletrônicas, etc.
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Servidor de Impressão: É um servidor responsável por processar os pedidos de impressão e
enviá-los para as impressoras disponíveis.
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Servidor de Aplicações: É responsável por executar aplicações do tipo cliente/servidor
como, por exemplo, um banco de dados.
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Servidor de Correio Eletrônico: Responsável pelo processamento e pela entrega de
mensagens eletrônicas.
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Servidor de Comunicação: Usado para comunicação da sua rede com outras redes, como a
Internet.
Componentes de uma Rede:
Servidor: É um micro que oferece recursos para rede.
Cliente: É um micro ou dispositivo que acessa recursos oferecidos pela rede;
Protocolo: regra de comunicação usada pelos dispositivos de uma rede de modo que eles possam
se Comunicar e se entender
Cabeamento e equipamentos: Os cabos da rede transmitem os entre os dispositivos da rede como
a placa de rede, hub, roteador, Roteador, etc.
Recurso: Qualquer coisa que possa ser oferecida e usada pelos clientes da rede, como
impressoras, arquivos, unidades de disco, Internet...;
Sistemas de Transmissão
Em uma configuração típica temos:
• Transmissor - transformar informação em sinal adequado para trafegar no meio de transmissão.
• Meio de transmissão - meio no qual o sinal é transportado
• Receptor - captar, selecionar e condicionar o sinal decodificando-o e transformando-o, quando
possível na informação original num formato adequado para o destino da informação.
A mensagem passa por uma série de transformações que podem ser detalhadas como:
• Transformação de informação em um sinal adequado para trafegar no meio de transmissão.
• Codificação - adequação da informação a ser enviada.
• Transmissão física - transformar a informação fisicamente de tal forma que possa ser recebida
pelo meio de transmissão.
• Inserção de ruído e distorções no sinal durante sua passagem pelo meio de transmissão
• Captação - é a fase em que o receptor recebe em conjunto de sinais do meio.
• Seleção - é a fase em que é extraído do conjunto de sinais recebidos do meio de transmissão
aquele desejado.
• Decodificação – corresponde à tradução do sinal selecionado tal que possa ser reconhecido pelo
ente que fará a recomposição da informação final.
Existem muitas formas de se transmitir informação, podem destacar as seguintes formas de
transmissão:
1) Sistemas de Radiovisibilidade
2) Sistemas de Comunicação Via – Satélite
3) Sistemas de Comunicação Óptica
4) Sistemas de comunicação baseados em meio de cobre
O transporte do sinal por um meio físico pode ser classificado como:
• simplex: transmissão em um único sentido
• half-duplex: transmissão nos 2 sentidos, mas não simultaneamente •
full-duplex: transmissão nos 2 sentidos simultaneamente
Classificação das redes
Distinguem-se diferentes tipos de redes (privadas) de acordo com a sua dimensão (em termos de
número de máquinas), a sua velocidade de transferência de dados e a sua extensão. As redes
privadas são redes que pertencem a uma mesma organização. Consideram-se geralmente três
categorias de redes:
Rede Local – LAN (Local Area Network) São redes em que os computadores localizam-se em uma
faixa que varia de poucos metros até alguns quilômetros.
Rede Metropolitana - MAN (Metropolitan Area Network): computadores interligados em uma
região de uma cidade,
Rede de Longa Distância - WAN (Wide Area Network): redes que usam linhas de comunicação das
empresas de telecomunicação. É usada para interligação de computadores localizados em
diferentes cidades, estados ou países
Existem outros tipos de redes: o TAN (Tiny Area Network) idêntico ao LAN mas menos vasto (2 a 3
máquinas) e o CAN (Campus Area Network), idênticos ao MAN (com uma banda concorrida
máxima entre todos os LAN da rede), VAN (Vertical Area Network, ou rede de vertical). Uma VAN é
usualmente utilizada em redes prediais, vista a necessidade de uma distribuição vertical dos
pontos de rede.
Internet
Pode-se definir a internet como “rede das redes” ou a “rede mundial de computadores”, porem
esse conceito hoje, deve ser revisto, pois a internet ultrapassou o limite computacional e está
presente em vários equipamentos, como celulares, automóveis e eletrodomésticos.
A Internet é um mecanismo de divulgação e disseminação da informação, em âmbito mundial, um
meio de interação entre indivíduos independentemente de suas localizações geográficas. A
Internet pode ser considerada como a maior revolução tecnológica das últimas décadas, por meio
dela é oferecida uma grande gama de serviços e opções de entretenimento.
A internet teve seu inicio nos anos 60, com o surgimento dos computadores, surgiu, a necessidade
da troca de informações entre os computadores das bases militares americanas, mas era
importante, que essa comunicação fosse segura e resistisse a ataques nucleares ou
sabotagens,Através do Departamento de Defesa Americano foi criada a Agência de Pesquisa de
Projetos Avançados (DARPA) que desenvolveu uma rede de computadores que utilizava a rede
telefônica para a troca de dados.
Anos 70 - universidades e outras instituições se conectam à ARPANET :
Final dos anos 70 – outras entidades científicas se conectam a rede
Anos 80 – universidades abrem Internet para acesso público
Início dos anos 90, surgiu a World Wide Web (WWW) que é o serviço de multimídia da Internet, é
uma rede virtual "sobre" a Internet.
1995 é que foi possível a abertura ao setor privado da Internet da população brasileira Atualmente
com a Web, podem-se fazer negócios com qualquer parte do mundo, utilizar os serviços bancários
e públicos e ainda possui uma grande gama de alternativas de entretenimento.
Intranet
É uma rede privada localizada numa corporação constituída de uma ou mais redes locais
interligadas e pode incluir computadores ou redes remotas. Seu principal objetivo é o
compartilhamento interno de informações e recursos de uma empresa. Ela se utiliza dos
protocolos da Internet nas comunicações e é caracterizada pelo uso da tecnologia WWW dentro
de uma rede corporativa.
Extranet
É uma rede privada (corporativa) que usa os protocolos da Internet e os serviços de provedores de
telecomunicação para compartilhar parte de suas informações com fornecedores, vendedores,
parceiros e consumidores.
Topologia
Layout lógico ou físico da rede, formas de organização de interligação entre cada um dos nós.
• Topologia física é o layout
• topologia Lógica é como os dados trafegam.
Topologia Estrela
Cada nó da rede é interligado a um nó central que controla toda a rede, em redes locais é um hub
ou switch. Todas as informações são enviadas ao nó central que se encarrega da distribuição das
informações para os outros nós, além de adaptar as velocidades do transmissor e receptor. Se um
problema ocorrer em um segmento (não sendo o nó central), os outros pontos da rede continuam
funcionando.
Topologia Anel
Elimina o nó de comunicação central e não há a necessidade de roteamento as estações são
conectadas através de um caminho eletronicamente fechado, em geral são unidirecionais e a
mensagem é enviada por um nó, ela entra no anel e circula até ser retirada pelo próprio originador
Topologia Barra
Todas as estações se ligam ao mesmo meio de transmissão e cada nó conectado à barra pode
ouvir todas as informações transmitidas, necessita de terminadores e não existe roteamento.
Arquitetura como das redes ethernet, com cabos coaxiais ou de fios trançados com uso de hub. Se
um problema ocorrer em um segmento, toda rede tem problema.
Outras Topologias:
Arvore: baseada numa estrutura hierárquica de várias redes e sub-redes
Mesh: existe uma ligação direta entre cada um dos nós, isto é, todos comunicam com todos
Mista ou hibrida: rede resulta da combinação de duas ou mais topologias de rede
Sincronização
Pode ser vista como o método de distinção entre os caracteres de controle e as mensagens
transmitidas na transmissão serial, a informação é geralmente transmitida sequencialmente na
rede em blocos de tamanho fixo (normalmente múltiplo de 8 bits). Na presença de erros, isto
permite que só os blocos corrompidos sejam retransmitidos, reduzindo o tempo de recuperação
de erros de transmissão.
Transmissão assíncrona
São utilizados 2 elementos de sinalização bit de start e stop para delimitar o início e o fim do
caracter (start e stop bits). há um subutilização do canal de comunicação, muita informação de
controle, baixando a taxa efetiva de transferência
Transmissão síncrona
Os caracteres são enviados imediatamente um após o outro, sem bits de start e stop, o conjunto
de caracteres que formam uma mensagem são divididos em blocos , transmissor e receptor
trocam bits de sincronização antes que um bloco de informação seja enviado o transmissor envia
uma configuração de bits de sincronismo, o receptor, ao receber estes bits, fica em modo de
espera e em sincronismo com o transmissor, a comunicação síncrona é encerrada, por um ou mais
caracteres chamados fim de bloco.
A transmissão síncrona permite a utilização de técnicas mais apuradas de controle de erros ,
transmite mais informação útil por unidade de tempo, mas precisa de buffer para armazenar os
caracteres e montar o bloco a ser transmitido.
Comutação
É a alocação de recursos da rede (linhas de transmissão) para a transmissão de informações entre
os diversos hosts interconectados são responsáveis por encaminhar as mensagens através da
sub-rede nas WANs, a utilização de uma topologia parcialmente ligada exige, muitas vezes, o
compartilhamento de nós intermediários
Comutação de Circuitos
Pressupõe a existência de um caminho dedicado de comunicação entre as duas estações envolve
três fases:
• estabelecimento de conexão
• transferência de informação
• encerramento da conexão
Comutação de Pacotes
Unidades de dados transmitidas são limitadas, mensagens com tamanho acima de um limite são
quebradas em unidades menores chamadas de pacotes que podem trafegar simultaneamente por
diferentes enlaces (caminhos). Um pacote é independente do outro. Quanto mais pacotes maior o
retardo, mais fila, mais armazenamento
Multiplexação
Técnica que permite a transmissão de mais de um sinal em um mesmo meio físico
Multiplexação na freqüência
• FDM - Frequency Division Multiplexing: Sobre o mesmo canal de transmissão são criados
subcanais cada um utiliza uma faixa de freqüências
Multiplexação no tempo
TDM - Time Division Multiplexing: Sobre um mesmo canal de transmissão são criados subcanais
cada um utilizando um determinado momento do tempo
Modulação
A transmissão digital em uma rede ocorre através de impulsos elétricos, ópticos ou ondas de rádio,
eventualmente os sinais digitais manipulados pelo computador necessitam ser transformados em
sinais analógicos, para poderem ser transmitidos pelo meio de transmissão.
Esse método é conhecido como modulação de dados.
A modulação é feita por um dispositivo, o modem ( MOdulador e DEModulador)
Os modems digitais são equipamentos que tratam o sinal digital para transmiti-lo em um meio
físico geram outro tipo de sinal digital de características diferentes do sinal original, mais
adequado às condições da linha de transmissão não realizam modulação e sim codificação de
sinais. o sinal digital sofre distorção e o uso de modems digitais permite utilizá-lo em distâncias
curtas ( alguns Kms)
Tecnologias de redes
Token Ring
Desenvolvida pela IBM em meados de 1980, usa a topologia anel onde um pacote especial (Token)
circula pela rede, é transmitido de estação para estação, quando uma estação precisa transmitir
dados, ela espera até que o pacote de token chegue, quando o token retorna à estação origem,
esta o marca como livre e passa o mesmo adiante, retirando a sua mensagem do anel.
Ethernet
A Ethernet usa a norma IEEE 802.3 (Institute of Electrical and Electronics Engineers) e é um
padrão de transmissão de dados para rede local baseada no envio de pacotes. Ela define
cabeamento e sinais elétricos para a camada física, e formato de pacotes e protocolos para a
camada de controle de acesso ao meio . A partir dos anos 90, ela vem sendo a tecnologia de
LAN mais amplamente utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outros padrões As
placas de rede Ethernet comunicam-se utilizando uma técnica denominada CSMA/CD (Carrier
Sense Multiple Access with Colision Detection).
•
CS (Carrier Sense) significa que sempre que um computador quiser enviar uma mensagem
pelo cabo na rede, ele primeiro vai "ouví-lo" para saber se alguém mais enviou alguma
mensagem, ou seja, irá verificar se outra estação está transmitindo no cabo. Se ele não
ouvir nenhuma outra mensagem no cabo, o computador pressupõe que esteja livre para
enviar a sua, ou seja, a placa de rede do computador só irá transmitir a mensagem quando
o cabo estiver livre.
•
MA (Multiple Access) significa que não existe nada que possa evitar que dois ou mais
computadores tentem enviar uma mensagem ao mesmo tempo.
•
CD (Colision Detection) significa que depois que a placa adaptadora envia uma mensagem
na rede, ela verifica atentamente para ver se colidiu com outros dados na rede. As placas
adaptadoras podem detectar essas colisões por causa do nível de sinal elétrico mais alto
que as transmissões simultâneas produzem. Em seguida, todas as
placas param de transmitir e cada uma determina um tempo de espera aleatório para
poderem transmitir novamente.
Wireless (Sem Fio)
Em uma rede wireless, o hub ou switch é substituído pelo ponto de acesso (access-point em inglês,
comumente abreviado como "AP" ou "WAP", de wireless access point), a topologia é semelhante à
das redes de par trançado, existe também a possibilidade de criar redes ad-hoc, onde dois ou mais
micros com placas wireless se comunicam diretamente, sem utilizar um ponto de acesso. As placas
Wi-Fi também são placas Ethernet (Padrão 802.11). As diferenças com relação às placas cabeadas
são os transmissores e antenas, e a modulação do sinal, encriptação via WPA ou WEP, correção de
erros. Um dos grandes problemas de uma rede sem fio é a segurança.
Algumas tecnologias sem fio:
Wi-Fi (Padrão 802.11),
InfraRed (infravermelho),
Bluetooth (Padrão global de comunicação de baixo consumo de energia que permite a transmissão
de dados entre dispositivos compatíveis com a tecnologia)