Redes de Computadores
1 - Introdução
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 comunicações eram feitas através 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
A
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-trançado, wireless, fibra óptica
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
Wide Area Networks
Classificação 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
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.