Faculdade de Tecnologia SENAC Pelotas
Curso Superior de Tecnologia em Redes de Computadores
Unidade Curricular – Redes I
Prof. Eduardo Maroñas Monks
Conceitos
Fundamentais
Sumário
•
•
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•
•
•
•
Pré-História das Redes
Histórico e Objetivos de redes de dados
Dispositivos
Topologias
Taxionomia
Componentes
Redes Atuais
Redes de Computadores I – SENAC – Pelotas
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Pré-História das Redes de Dados
O serviço Pony Express, que funcinou nos
Estados Unidos de Abril de 1860 a Outubro
de 1861, consistia na entrega de mensagens
e encomendas por meio de mensageiros em
cavalos.
– Corredores (Maratona)
Cada mensageiro cavalgava cerca de 150km
e trocava
de cavalo
a cada 15(Pony
km. EsteExpress)
– Com
cavalos
sistema chegava a cobrir 3200 km em cerca
de 10 dias.
• Mensageiros
• Pombos-correio
• Espelhos
• Bandeiras
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Gravura de 1481.
3
Pré-História das Redes de Dados
• Telégrafos óticos
– Foi desenvolvido nos princípios da década de 1790 pelo
engenheiro francês Claude Chappe.
– Consistia em transmitir letras, palavras e frases através de
um código visualizado por meio de lunetas a partir de três
réguas de madeira articuladas colocadas na parte alta de
um poste ou edifício.
– A primeira linha de telégrafos óticos data de 1794 e ligava
Paris a Lille, distantes 225 quilômetros. Este sistema teve
larga difusão no século XVIII e princípios do século XIX na
França, Suécia e em outros países.
– Estes processos óticos de comunicação dependiam das
das condições naturais de visibilidade
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4
Pré-História das Redes de Dados
• Telégrafo Elétrico
– Com o advento da eletricidade, tornou-se possível a comunicação por
impulsos elétricos usando fios como meio físico.
– Os telégrafos, aparelhos usados na transmissão de mensagens a partir de
códigos, foram inventados pelos americanos Joseph Henry e Samuel
Morse, em 1835.
– Samuel Morse foi o primeiro a introduzir as linhas telegráficas no mundo
inteiro, baseadas no sistema de pontos e traços na codificação das
mensagens (Código Morse).
– Dez anos depois da construção da primeira linha telegráfica, quase 37.000
km de fios atravessavam os Estados Unidos. A invenção afetou
profundamente o desenvolvimento do oeste americano, tornou as viagens
de trem mais seguras e permitiu que homens de negócios conduzissem
suas operações mais lucrativamente.
Morse Code Translator - http://morsecode.scphillips.com/jtranslator.html
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5
Pré-História das Redes de Dados
• Comunicação com telégrafos
– Binária, por meio de pontos e traços
– Equivalência com a tabela do código Morse
– Mensagens de texto transmitidas estação a estação por meio de uma rede
de estações repetidoras
– Roteamento manual, sendo decidido pelo operador
Funcionamento:
• O operador armazenava (store) a mensagem, encontrava uma nova
estação conforme o destino e repassava (forward) a mensagem para a
próxima estação.
• Com o uso de multiplexação por frequência, tornou-se possível o uso
de várias mensagens pelo mesmo meio físico.
• Taxa de transferência, aproximada: 120 bit/s
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6
Pré-História das Redes de Dados
Telégrafo
Linhas telegráficas - 1901
Manutenção – 1862
Suporte em Redes?
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7
Pré-História das Redes de Dados
• Telefonia
•
•
•
•
•
•
Em 10 de Março de 1876, em Boston, Massachussets, nos Estados
Unidos, Alexander Graham Bell patenteou o telefone.
O advento do telefone tornou as comunicações mais simples e de
acesso ao cidadão comum, algo que não tinha acontecido até então.
Mas o serviço de telefonia obteve sua preeminente posição entre os
serviços de comunicação de forma gradativa.
Por exemplo, mesmo nos Estados Unidos não foi antes de 1910 que
os ganhos da indústria de telefonia excederam os ganhos do sistema
postal.
A principal razão para esta demora foi que o telefone teve que criar
sua própria infra-estrutura.
Em muitos países, a telefonia foi boicotada em prol dos serviços de
correio e telégrafos estatais.
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8
Pré-História das Redes de Dados
• Telefonia
• Em relação a custo, por exemplo, em Nova Iorque, no ano de
1900, uma assinatura mensal para os serviços de telefonia
residencial era de U$ 20,00 (U$ 2000 nos valores de hoje) e U$
40,00 (U$ 4000 em valores atuais) para uso comercial,
restringindo o uso apenas para usuários corporativos ou
usuários domésticos com grande poder aquisitivo.
•
O custo do serviço começou a baixar de forma mais acentuada a partir
da automatização das centrais telefônicas entre 1945 e 1969, e do uso
de sistemas digitais na década de 80.
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9
Pré-História das Redes de Dados
CURIOSIDADE:
• Comunicação Telefônica
O• primeiro
comutador
automático
foi inventado por um usuário de
Primeira
comunicação
telefônica
telefone,
por sua
própria
necessidade. Por achar que estava sendo
– Meio
físico
(um fio)
prejudicado
no seu negócio de pompas fúnebres, o americano Almon
– Half-duplex
Strowger
criouaum
protótipo que eliminava a necessidade de usar
– Ponto
ponto
operadores
na distribuição
das chamadas. Ele foi motivado a
– Semhumanos
sinal de chamada
ou discagem
inventar o comutador automático porque um competidor da sua cidade
• No decorrer do tempo, o desenvolvimento da tecnologia
estava
recebendo
todas as chamadas
de serviço
de pompas
fúnebres
e
permitiu
a transmissão
full-duplex
tornando
possível
a
ele nenhuma.
O motivo
era que a filha e a mulher do competidor faziam
conversação
telefônica.
parte
grupo de do
operadoras
• Ade
expansão
sistemado
foicomutador!
avançando com o o uso de
comutadores (switches).
• Com o uso de comutadores, não foi mais necessário a ligação
física direta entre os telefones dos usuários.
• No começo, o mecanismo de comutação era exercido por
operadores humanos. Desta forma, o telefone do usuário
necessitava apenas de uma ligação com o comutador, ao invés
de uma ligação direta com outro telefone.
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Rede Telefônica
• Crescimento exponencial do tráfego de
dados
• Tráfego de voz estabilizado
Tráfego de dados mobile deve ultrapassar o de voz até 2011
http://www.meiobit.com/mobile/artigo/trafego-de-dados-mobile-deve-ultrapassar-o-de-voz-ate-2011
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11
Comparativo entre as
abordagens de redes
Função
Rede
Telegráfica
Serviço básico
ao usuário
Transmissão Transferência bide telegramas direcional em
tempos real de
sinais de voz
Fluxo de dados
de forma
confiável entre
hosts
Forma de
comutação
Mensagens
Circuitos
Pacotes
Terminal
Telégrafo,
Teletipo
Telefone, Modem
Computador
Representação
da Informação
Códigos
Voz analógica e
Qualquer
Morse,
digitalizada (PCM) informação em
Baudot, ASCII
formato binário
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Rede de
Telefonia
Rede de
pacotes
(Internet)
12
Comparativo entre as
abordagens de redes
Função
Rede
Telegráfica
Rede de
Telefonia
Rede de
pacotes
(Internet)
Sistema de
transmissão
Digital sobre
vários meios
Analógica ou digital
sobre vários meios
Digital sobre vários
meios
Endereçamento
Endereços
geográficos
Plano de
numeração
hierárquico
Espaço de
endereçamento
hierárquico
Roteamento
Manual
Selecionado
durante o
estabelecimento da
chamada
Cada pacote de
forma independente
Multiplexação
Caracteres e
mensagens
Circuitos
Pacotes
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13
Histórico de redes de dados
•
•
•
•
A história das redes de computadores é complexa. Ela envolveu pessoas
do mundo inteiro nos últimos 35 anos.
Uma breve linha do tempo:
– Anos 40, primeiros computadores, invenção do transístor
– Anos 50, mainframes em grandes instituições, invenção do circuito
integrado
– Anos 60, uso de terminais de acesso a mainframes
– Anos 60 e 70, surgem os minicomputadores, experiências com redes de
pacotes (ARPANET)
– 1977, surge o computador pessoal – Apple I
– 1981, surge o IBM PC
A partir daí, a disseminação do uso de computadores se torna exponencial
Primeiras conexões com computadores pessoais:
– Uso de modems por meio de linhas telefônicas
– Conexão ponto a ponto
– Aparecem os primeiros BBS (Bulletin Board Systems)
Master Link BBS
http://pt.wikipedia.org/wiki/Master_Link_BBS
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14
Objetivos de Redes de
Computadores
•
•
•
•
Inicialmente, compartilhamento de recursos (CPU, Impressoras, Armazenamento)
Com a disseminação da Internet e do acesso por banda larga, a comunicação e o
compartilhamento de arquivos tornaram-se os focos principais
Com o uso de microcomputadores, ao invés de mainframes, houve a necessidade de
compartilhar dados entre vários microcomputadores
– Uso de disquetes, várias cópias dos mesmos arquivos
– "Sneakernets”
As empresas precisavam de uma solução que respondesse satisfatoriamente às três
questões abaixo:
•
•
•
•
Como evitar a duplicação de equipamentos e recursos
Como se comunicar eficazmente
Como configurar e gerenciar uma rede
As empresas perceberam que a tecnologia de rede aumentaria a produtividade
enquanto lhes economizaria dinheiro. Novas redes foram sendo criadas ou
expandidas tão rapidamente quanto surgiam novos produtos e tecnologias de rede.
Vídeo:
Computer Networks - The Heralds of Resource Sharing
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Fórum sobre Mainframes
http://www.mainframes.com.br/
15
Objetivos de Redes de
Computadores
•
No início dos anos 80, as tecnologias de rede que surgiram tinham sido
criadas usando diferentes implementações de hardware e software.
•
Cada empresa que criava hardware e software para redes usava seus
próprios padrões. Estes padrões individuais eram desenvolvidos devido à
competição com outras companhias.
•
Incompatibilidade entre os dispositivos
•
Uma das primeiras soluções foi a criação de padrões de redes locais (LAN).
Já que os padrões de redes locais ofereciam um conjunto aberto de
diretrizes para a criação de hardware e software de rede, equipamentos de
diferentes companhias poderiam então tornar-se compatíveis. Isto permitiu
estabilidade na implementação de redes locais.
•
Necessidade de comunicação entre empresas remotas, surgem os
conceitos de redes de áreas metropolitanas (MAN – Metropolitan Area
Network) e de redes de longa distância (WAN – Wide Area Network)
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Comutação de Circuitos
Redes orientadas à conexão de comutação de circuito
• Forma utilizada pela rede de telefonia
• Muitas redes de comutação de circuito dão prioridade à manutenção
das conexões de circuito existentes, apesar da necessidade de
novos circuitos.
• Neste tipo de rede orientada à conexão, uma vez que um circuito é
estabelecido, mesmo que não ocorra comunicação entre as pessoas,
o circuito permanece conectado, e os recursos reservados até que
uma das partes interrompa a ligação. Já que há uma capacidade
finita de criar novos circuitos, é possível ocasionalmente receber
uma mensagem de que todos os circuitos estão ocupados e que a
ligação não pode ser completada.
• O custo para criar vários caminhos alternativos com capacidade
suficiente para suportar um grande número de circuitos simultâneos
e as tecnologias necessárias para recriar dinamicamente circuitos
interrompidos no caso de uma falha, levaram os pesquisadores do
departamento de defesa americano no projeto da ARPANET a
considerar outros tipos de redes.
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Comutação de Pacotes
• Redes sem conexão de comutação de pacotes
•
•
Na busca por uma rede que pudesse resistir à perda de uma quantidade significativa
de suas instalações de comutação e transmissão, os primeiros criadores da Internet
reavaliaram as pesquisas iniciais sobre redes de comutação de pacotes.
A premissa para esse tipo de rede é que uma única mensagem pode ser separada
em múltiplos blocos de mensagem.
– Blocos individuais contendo informações de endereçamento indicam
tanto o ponto de origem como seu destino final. Usando essa
informação inerente, esses blocos de mensagem, chamados pacotes,
podem ser enviados através da rede por vários caminhos e podem ser
reunidos na mensagem original ao chegar ao seu destino.
•
•
•
•
•
Uso de pacotes
Os próprios dispositivos de rede não sabem o conteúdo dos pacotes individuais; só
é visível o endereço do destino final e o próximo dispositivo no caminho para o
destino.
Nenhum circuito reservado é construído entre emissor e receptor. Cada pacote é
enviado independente de um local de comutação para outro.
Em cada local, uma decisão de roteamento é feita sobre qual caminho usar para
enviar o pacote ao seu destino final. Se um caminho anteriormente usado não
estiver mais disponível, a função de roteamento pode dinamicamente escolher o
próximo melhor caminho disponível.
Como as mensagens são enviadas em pedaços ao invés de em uma única
mensagem completa, os pacotes que podem ser perder por ocasião de uma falha
podem ser retransmitidos ao destino por caminhos diferentes. Em muitos casos, o
dispositivo de destino não percebe que qualquer falha ou redirecionamento ocorreu.
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18
Comutação de Pacotes
•
Os pesquisadores do DoD perceberam que uma rede sem conexão de comutação
de pacotes possuía as características necessárias para suportar uma arquitetura
de rede resistente e tolerante a falhas. A necessidade de um circuito único
reservado do início ao fim não existe em uma rede de comutação de pacotes.
Qualquer parte da mensagem pode ser enviada através da rede usando qualquer
caminho disponível. Pacotes contendo partes de mensagens de diferentes origens
podem navegar juntos na rede ao mesmo tempo. O problema de circuitos não
direcionados ou ociosos é eliminado – todos os recursos disponíveis podem ser
usados a qualquer hora para enviar pacotes ao seu destino final. Ao fornecer um
método para o uso dinâmico de caminhos redundantes, sem intervenção do
usuário, a Internet se tornou um método de comunicação escalável e tolerante a
falhas.
•
Redes orientadas à conexão
•
Embora as redes sem conexão de comutação de pacotes preencham as
necessidades do DoD e continuem sendo a principal infra-estrutura da Internet
atualmente, existem alguns benefícios em um sistema orientado à conexão, como o
sistema telefônico de comutação de circuito. Como os recursos nos vários locais
de comutação são dedicados a fornecer um número finito de circuitos, a qualidade
e a consistência das mensagens transmitidas através da rede orientada à conexão
pode ser garantida. Outro benefício é que o provedor de serviço pode cobrar os
usuários da rede de acordo com o período de tempo em que a conexão está ativa.
A habilidade de cobrar os usuários por conexões ativas através da rede é uma
premissa fundamental da indústria de serviços de telecomunicações.
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19
Dispositivos
•
•
•
•
Os equipamentos que se conectam diretamente a um segmento de
rede são chamados de dispositivos.
Estes dispositivos são divididos em duas classificações.
– Dispositivos de usuário final: computadores, impressoras,
scanners e outros dispositivos que fornecem serviços diretamente
ao usuário. Também conhecidos como hosts.
– Dispositivos de rede: são todos os dispositivos que fazem a
interconexão de todos os dispositivos do usuário final permitindo
que se comuniquem.
Os hosts são fisicamente conectados aos meios de rede usando uma
placa de rede (NIC). Eles usam esta conexão para realizar as tarefas
de enviar de e-mails, imprimir relatórios, digitalizar imagens ou
acessar bancos de dados.
Uma placa de rede é uma placa de circuito impresso que cabe no slot
de expansão de um barramento em uma placa-mãe do computador, ou
pode ser um dispositivo periférico. É também chamada adaptador de
rede. Cada placa de rede individual transporta um indentificador
exclusivo, denominado endereço de Controle de Acesso ao Meio
(MAC - Media Access Control). Este endereço é usado para controlar
as comunicações de dados do host na rede.
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20
Dispositivos
•
•
•
•
•
Os dispositivos de rede proporcionam transporte para os dados que
precisam ser transferidos entre os dispositivos de usuário final. Os
dispositivos de rede proporcionam extensão de conexões de cabos,
concentração de conexões, conversão de formatos de dados, e
gerenciamento de transferência de dados. Exemplos de dispositivos
que realizam estas funções são: repetidores, hubs, bridges, switches
e roteadores.
Exemplos:
Um repetidor é um dispositivo de rede usado para regenerar um sinal.
Os hubs concentram conexões. Em outras palavras, juntam um grupo
de hosts e permitem que a rede os veja como uma única unidade. Os
hubs ativos não só concentram hosts, como também regeneram
sinais.
As bridges, ou pontes, convertem os formatos de dados transmitidos
na rede assim como realizam gerenciamento básico de transmissão
de dados. As bridges, como o próprio nome indica, proporcionam
conexões entre redes locais. As bridges não só fazem conexões entre
redes locais, como também verificam os dados para determinar se
devem ou não cruzar a bridge. Isto faz com que cada parte da rede
seja mais eficiente.
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21
Dispositivos
•
Os switches de grupos de trabalho (Workgroup switches) adicionam
mais inteligência ao gerenciamento da transferência de dados. Eles
não só podem determinar se os dados devem ou não permanecer em
uma rede local, mas como também podem transferir os dados
somente para a conexão que necessita daqueles dados. Outra
diferença entre uma bridge e um switch é que um switch não converte
os formatos dos dados transmitidos.
•
Os roteadores possuem todas as capacidades listadas acima. Os
roteadores podem regenerar sinais, concentrar conexões múltiplas,
converter formatos dos dados transmitidos, e gerenciar as
transferências de dados. Eles também podem ser conectados a uma
WAN, que lhes permite conectar redes locais que estão separadas por
longas distâncias. Nenhum outro dispositivo pode prover este tipo de
conexão.
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22
Topologias
•
•
•
•
•
•
•
Topologias de rede definem a estrutura da rede. Uma parte da definição de topologia
é a topologia física, que é o layout efetivo dos fios ou meios físicos. A outra parte é a
topologia lógica, que define como os meios físicos são acessados pelos hosts para
o envio de dados. As topologias físicas que são comumente usadas são as
seguintes:
topologia em barramento (bus) usa um único cabo backbone que é terminado em
ambas as extremidades. Todos os hosts são diretamente conectados a este
backbone.
topologia em anel (ring) conecta um host ao próximo e o último host ao primeiro.
Isto cria um anel físico utilizando o cabo.
topologia em estrela (star) conecta todos os cabos a um ponto central de
concentração.
topologia em estrela estendida (extended star) une estrelas individuais ao conectar
os hubs ou switches. Esta topologia pode estender o escopo e a cobertura da rede.
topologia hierárquica é semelhante a uma estrela estendida. Porém, ao invés de unir
os hubs ou switches, o sistema é vinculado a um computador que controla o tráfego
na topologia.
topologia em malha (mesh) é implementada para prover a maior proteção possível
contra interrupções de serviço. A utilização de uma topologia em malha nos
sistemas de controle de uma usina nuclear de energia interligados em rede seria um
excelente exemplo.
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23
Topologias
• A topologia lógica de uma rede é a forma como os hosts se
comunicam através dos meios. Os dois tipos mais comuns de
topologias lógicas são:
• Broadcast - simplesmente significa que cada host envia seus
dados a todos os outros hosts conectados ao meio físico da
rede. Não existe uma ordem que deve ser seguida pelas
estações para usar a rede. A ordem é: primeiro a chegar,
primeiro a usar. Exemplo: Ethernet
•
Passagem de token - controla o acesso à rede, passando um
token eletrônico seqüencialmente para cada host. Quando um
host recebe o token, significa que esse host pode enviar dados
na rede. Se o host não tiver dados a serem enviados, ele vai
FDDI será repetido.
passar o token para o próximo host e Placa
o processo
Exemplos: Token Ring e Fiber Distributed Data Interface (FDDI).
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24
Protocolos
•
Conjuntos de protocolos (protocol suites) são coleções de protocolos que permitem
a comunicação de um host para outro através da rede. Um protocolo é uma
descrição formal de um conjunto de regras e convenções que governam a
maneira de comunicação entre os dispositivos em uma rede. Os protocolos
•
determinam o formato, temporização, seqüência, e controle de erros na
comunicação de dados. Sem os protocolos, o computador não pode criar ou
reconstruir o fluxo de bits recebido de outro computador no seu formato original.
Os protocolos controlam todos os aspectos de comunicação de dados, que incluem
o seguinte:
–
–
–
–
–
•
Como é construída a rede física
Como os computadores são conectados à rede
Como são formatados os dados para serem transmitidos
Como são enviados os dados
Como lidar com erros
Estas regras para redes são criadas e mantidas por diferentes organizações e
comitês. Incluídos nestes grupos estão: Institute of Electrical and Electronic
Engineers (IEEE), American National Standards Institute (ANSI),
Telecommunications Industry Association (TIA), Electronic Industries Alliance (EIA)
e International Telecommunications Union (ITU), anteriormente conhecida como
Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique (CCITT).
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25
Protocolos
•
Os seres humanos frequentemente procuram enviar e receber uma
variedade de mensagens usando aplicações de computador; essas
aplicações necessitam que serviços sejam oferecidos pela rede.
Alguns desses serviços incluem a World Wide Web (www), e-mail,
envio de mensagens instantâneas e telefonia IP. Os dispositivos
interligados por meios físicos para fornecer serviços devem ser
governados por regras ou protocolos. No quadro, alguns serviços
comuns e o protocolo mais diretamente associado àquele serviço são
listados.
•
Protocolos são as regras que os dispositivos de rede usam para se
comunicarem. O padrão de indústria de rede atualmente é um
conjunto de protocolos chamado TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol). O TCP/IP é usado em redes residenciais e
comerciais, sendo o principal protocolo da Internet. São os protocolos
TCP/IP que especificam os mecanismos de formatação,
endereçamento e roteamento que asseguram que nossas mensagens
serão enviadas ao receptor correto.
Exemplo: Jogo da Velha
•
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26
Redes Locais (Local Area
Network)
•
As redes locais consistem nos seguintes componentes:
–
–
–
–
–
Computadores
Placa de Interface de Rede
Dispositivos periféricos
Meios de rede
Dispositivos de rede
•
Redes locais possibilitam que as empresas utilizem a tecnologia para o compartilhamento
eficiente de arquivos e impressoras locais, além de possibilitar a comunicação interna. Um
bom exemplo desta tecnologia é o e-mail. Elas unem dados, comunicações locais e
equipamento de computação.
•
Algumas tecnologias comuns à rede local são:
•
•
•
Ethernet
Token Ring
FDDI
Charles Spurgeon's Ethernet Web Site
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27
Redes Geograficamente Distribuídas
(Wide Area Network)
•
•
•
•
As WANs interconectam as redes locais, fornecendo então acesso a computadores ou
servidores de arquivos em outros locais.
Com a utilização de WANs torna-se possível que os computadores, impressoras e
outros dispositivos em uma rede local compartilhem e sejam compartilhados com locais
distantes.
Redes de longa distância criaram também uma nova classe de trabalhadores
conhecidos como telecomutadores, que são pessoas que nunca precisam sair de casa
para ir trabalhar.
As WANs são projetadas para executar as seguintes ações:
– Operar em grandes áreas separadas geograficamente.
– Permitir que os usuários tenham capacidades de comunicação em tempo
real com outros usuários
– Proporcionar que recursos remotos estejam permanentemente conectados
aos serviços locais
– Proporcionar serviços de e-mail, World Wide Web, transferência de
arquivos e e-commerce
•
Algumas tecnologias comuns à WAN são:
–
Modems, Integrated Services Digital Network (ISDN) , Digital Subscriber Line
(DSL ), Frame Relay, Hierarquias digitais T (EUA) e E (Europa): T1, E1, T3, E3,
Synchronous Optical Network (SONET)
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28
Redes Metropolitanas (Metropolitan
Area Network)
• Uma MAN é uma rede que abrange toda a
área metropolitana como uma cidade ou área
suburbana.
• Geralmente consiste em duas ou mais redes
locais em uma mesma área geográfica.
• Por exemplo, um banco com várias
sucursais pode utilizar uma MAN.
• É também possível criar uma MAN usando
uma tecnologia de bridge sem fio (wireless)
emitindo sinais através de áreas públicas.
Rede Comep
http://www.redecomep.rnp.br/
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29
Rede de Armazenamento
(Storage Area Network)
•
Uma SAN é uma rede dedicada de alto desempenho, usada para transportar
dados entre servidores e recursos de armazenamento (storage). Por ser
uma rede separada e dedicada, ela evita qualquer conflito de tráfego entre
clientes e servidores.
•
A tecnologia SAN permite a conectividade em alta velocidade de servidor-aárea de armazenamento, de área de armazenamento-a-área de
armazenamento ou de servidor-a-servidor. Este método usa uma infraestrutura de rede separada que alivia qualquer problema associado à
conectividade da rede existente.
SANs oferecem os seguintes recursos:
•
– Desempenho: SANs permitem um acesso simultâneo de disk arrays ou tape
arrays por dois ou mais servidores em alta velocidade, oferecendo um melhor
desempenho do sistema.
– Disponibilidade: SANs já incorporam uma tolerância contra desastres, já que
permitem o espelhamento de dados usando uma SAN a distâncias de até 10
quilômetros (6,2 milhas).
–
Escalabilidade: Como uma LAN/WAN, ela pode usar uma variedade de
tecnologias. Assim permitindo uma transferência fácil de dados de backup,
operações, migração de arquivos, e replicação de dados entre sistemas.
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30
Redes Virtuais Privadas (Virtual
Private Network)
• Uma VPN é uma rede particular que é
construída dentro de uma infra-estrutura de
rede pública como a Internet global.
• Ao usar uma VPN, um telecomutador pode
acessar a rede da matriz da empresa através
da Internet criando um túnel seguro entre o
PC do telecomutador a um roteador da VPN
na matriz.
OpenVPN - solução Open Source - OpenVPN
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31
Tipos de VPN
•
•
Uma VPN é um serviço que oferece conectividade segura e confiável através
de uma infra-estrutura de rede pública compartilhada como a Internet. As VPNs
mantêm as mesmas diretivas de segurança e gerenciamento como uma rede
particular. Elas apresentam o método mais econômico no estabelecimento de
uma conexão ponto-a-ponto entre usuários remotos e uma rede de clientes
empresariais.
Seguem abaixo os três tipos principais de VPNs:
•
Access VPNs: Access VPNs proporcionam o acesso remoto para funcionários
móveis e para pequenos escritórios/escritórios domiciliares (SOHO) à Intranet
ou Extranet da matriz através de uma infra-estrutura compartilhada. Access
VPNs utilizam tecnologias analógicas, de discagem (dial-up), ISDN, DSL (digital
subscriber line), IP móvel e de cabo para fazerem a conexão segura dos
usuários móveis, telecomutadores e filiais.
•
Intranet VPNs: Intranet VPNs ligam os escritórios regionais e remotos à rede
interna da matriz através de uma infra-estrutura compartilhada com a utilização
de conexões dedicadas. Intranet VPNs diferem das Extranet VPNs dado que só
permitem o acesso aos funcionários da empresa.
•
Extranet VPNs: Extranet VPNs ligam os associados empresariais à rede da
matriz através de uma infra-estrutura compartilhada com a utilização de
conexões dedicadas. Extranet VPNs diferem das Intranet VPNs dado que só
permitem o acesso aos usuários externos à empresa.
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32
Intranet - Extranet
•
Intranet é uma configuração comum de uma rede local. Os servidores
Intranet da Web diferem dos servidores públicos da Web dado que os
públicos devem ter permissões e senhas corretas para acessarem a
Intranet de uma organização. Intranets são projetadas para permitir o
acesso somente de usuários que tenham privilégios de acesso à rede
local interna da organização. Dentro de uma Intranet, servidores Web
são instalados na rede. A tecnologia do navegador Web é usada como
uma interface comum para acessar informações tais como dados ou
gráficos financeiros armazenadas em formato texto nesses
servidores.
•
Extranets se referem aos aplicativos e serviços desenvolvidos para a
Intranet, e através de acesso seguro têm seu uso estendido a usuários
ou empresas externas. Geralmente este acesso é realizado através de
senhas, IDs dos usuários e outros meios de segurança ao nível do
aplicativo. Portanto, uma Extranet é uma extensão de duas ou mais
estratégias da Intranet com uma interação segura entre empresas
participantes e suas respectivas intranets.
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33
Largura de Banda
• Largura de banda é definida como a quantidade de
informações que flui através da conexão de rede durante de um
certo período de tempo.
• Medida em bits por segundo: bit/s
• É extremamente importante entender o conceito de largura de
banda durante o estudo de redes devido às seguintes razões:
• A largura de banda é finita.
• Largura de banda não é grátis.
• A largura de banda é um fator importante na análise do
desempenho da rede, na criação de novas redes, e no
entendimento da Internet.
• A demanda por largura de banda está sempre crescendo.
Mapa de tráfego da rede RNP
http://www.rnp.br/ceo/trafego/panorama.php
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Largura de Banda
• Apesar de que a largura de banda pode
ser descrita em bits por segundo,
geralmente pode-se usar algum
múltiplo de bits por segundo.
• Em outras palavras, a largura de banda
é tipicamente descrita como milhares
de bits por segundo (Kbit/s), milhões
de bits por segundo (Mbit/s), bilhões de
bits por segundo (Gbit/s) e trilhões de
bits per segundo (Tbit/s).
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Largura de Banda
•
•
•
•
•
A largura de banda varia dependendo do tipo dos meios físicos assim
como das tecnologias de rede local e WAN utilizadas. A física dos meios
explica algumas das diferenças.
Os sinais são transmitidos através de fio de cobre de par trançado, de cabo
coaxial, de fibra óptica e do ar. As diferenças físicas na maneira com que
os sinais são transmitidos resultam em limitações fundamentais na
capacidade de transporte de informações de um determinado meio.
Porém, a largura de banda real de uma rede é determinada pela
combinação de meios físicos e das tecnologias escolhidas para a
sinalização e a detecção de sinais de rede.
Por exemplo, o entendimento atual da física do cabo de cobre de par
trançado não blindado (UTP) coloca o limite teórico da largura de banda
acima de um gigabit por segundo (Gbit/s). No entanto, na realidade, a
largura de banda é determinada pela utilização de Ethernet 10BASE-T,
100BASE-TX, ou 1000BASE-TX.
Em outras palavras, a largura de banda real é determinada pelos métodos
de sinalização, placas de rede (NICs), e outros itens de equipamento de
rede escolhidos. Conseqüentemente, a largura de banda não é somente
determinada pelas limitações dos meios físicos.
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36
Largura de Banda
•
Largura de banda é a medição da quantidade de informações que podem ser
transferidas através da rede em certo período de tempo.
• Largura de Banda x Vazão (Throughput)
– O throughput se refere à largura de banda real medida, em uma hora
do dia específica, usando específicas rotas de Internet, e durante a
transmissão de um conjunto específico de dados na rede.
Infelizmente, por muitas razões, o throughput é muito menor que a
largura de banda digital máxima possível do meio que está sendo
usado. Abaixo seguem alguns dos fatores que determinam o
throughput:
– Dispositivos de interconexão
– Tipos de dados sendo transferidos
– Topologias de rede
– Número de usuários na rede
– Computador do usuário
– Computador servidor
– Condições de energia
•
Com a medição constante do throughput, um administrador de redes ficará ciente
das mudanças no desempenho da rede e na mudança das necessidades dos
usuários da rede. A rede poderá então ser ajustada apropriadamente.
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Largura de Banda
•
Geralmente os administradores e projetistas de redes são convidados a tomar
decisões relativas à largura de banda. Uma das decisões seria a de aumentar ou não
o tamanho das conexões de WAN para acomodar um novo banco de dados. Outra
decisão seria se o backbone atual da rede local tem ou não largura suficiente para
um programa de treinamento que utilize vídeo streaming. Nem sempre é fácil
encontrar as respostas aos problemas como esses, mas o melhor lugar por onde
começar é com um simples cálculo de transferência de dados.
•
Usando a fórmula tempo de transferência = tamanho do arquivo / largura de banda (T
= S/BW) permite que um administrador da rede faça uma estimativa de vários dos
componentes importantes do desempenho da rede. Se for conhecido o tamanho
típico do arquivo para um determinado aplicativo, a divisão do tamanho do arquivo
pela largura de banda da rede resulta em uma estimativa do tempo mais rápido no
qual o arquivo pode ser transferido.
•
Devem ser considerados dois pontos importantes ao fazer estes cálculos.
•
O resultado é apenas uma estimativa, pois o tamanho do arquivo não inclui
qualquer encargo adicionado pela encapsulação.
É provável que o resultado seja um tempo de transferência na melhor das
hipóteses, pois a largura de banda disponível nem sempre está a um máximo teórico
para o tipo de rede utilizada. Uma estimativa mais precisa poderá ser obtida se o
throughput for substituído pela largura de banda na equação.
•
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38
Largura de Banda
•
Apesar dos cálculos da transferência de dados serem bem simples, deve-se ter
cuidado para usar as mesmas unidades por toda a equação. Em outras palavras, se
a largura de banda for medida em megabits por segundo (Mbit/s), o tamanho do
arquivo deverá ser em megabits (Mb), e não megabytes (MB). Já que os tamanhos de
arquivos são tipicamente dados em megabytes, talvez seja necessário multiplicar
por oito o número de megabytes para convertê-los em megabits.
•
Tente responder a seguinte pergunta, usando a fórmula T=S/BW. Não se esqueça de
converter as unidades de medição conforme o necessário.
•
O que levaria menos tempo, enviar o conteúdo de um disquete (1,44 MB)
cheio de dados por uma linha ADSL (512Kbit/s de download e 256Kbit/s de
upload) ou enviar o conteúdo de um disco rígido de 10 GB cheio de dados
por uma linha discada com conexão de 48Kbit/s?
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Elementos básicos de redes
•
O diagrama mostra os
elementos de uma rede
comum, incluindo
dispositivos, meios
físicos e serviços,
reunidos por regras que
funcionam em conjunto
para enviar mensagens.
Usamos a palavra
mensagens como um
termo que abrange
páginas web, e-mail,
mensagens
instantâneas, ligações
telefônicas e outras
formas de comunicação
possibilitadas pela
Internet.
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Simbologia
• Símbolos genéricos são mostrados para:
• Switch – o dispositivo mais comum para interligar
redes locais
• Firewall – fornece segurança às redes
• Roteador – ajuda a direcionar mensagens conforme
elas navegam pela rede
• Roteador sem fio – um tipo específico de roteador
normalmente encontrado em redes residenciais
• Nuvem – usado para resumir um grupo de
dispositivos de rede.
• Link serial – uma forma de interligação WAN,
representada por uma seta piscando.
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Conexões
•
•
•
•
•
•
•
•
Para que uma rede funcione, os dispositivos devem estar interligados.
As conexões de rede podem ser com ou sem fio.
Nas conexões com fio, pode-se usar cobre, que transmite sinais
elétricos, ou fibra ótica, que transmite sinais de luz.
Nas conexões sem fio, o meio físico é a atmosfera terrestre ou o
espaço e os sinais são microondas.
Cobre inclui cabos, como fios de telefone com par trançado, cabos
coaxiais ou mais comumente, o que é conhecido como cabo UTP de
categoria 5 (Par trançado sem blindagem).
Fibras óticas, finos fios de vidro ou plástico que transmitem sinais de
luz, são outra forma de meio físico de rede.
As conexões sem fio podem incluir uma conexão residencial entre um
roteador sem fio e um computador com uma placa de rede compatível,
a conexão sem fio entre duas estações remotas, ou a comunicação
entre dispositivos na terra e satélites.
Numa típica viagem através da Internet, uma mensagem pode viajar
por meio de uma variedade de meios físicos.
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Elementos Básicos de Redes
•
Mensagens
•
No primeiro passo de sua jornada do computador ao destino, a mensagem
instantânea é convertida em um formato que pode ser transmitido pela
rede. Todos os tipos de mensagens devem ser convertidos em bits, sinais
binários digitais, antes de serem enviadas para seus destinatários. Isso
vale para qualquer formato original de mensagem: texto, vídeo, voz ou
dados de computador. Quando a mensagem instantânea é convertida em
bits, ela está pronta para ser enviada pela rede.
•
Dispositivos
•
O computador é apenas um tipo de dispositivo que pode enviar e receber
mensagens pela rede. Vários outros tipos de dispositivos também podem
ser conectados à rede para participar de serviços de rede. Entre esses
dispositivos estão telefones, câmeras, equipamentos de música,
impressoras e consoles de jogos. Além do computador, há inúmeros
outros componentes que podem existir entre os dispositivos de origem e
de destino. Um componente importantíssimo de uma rede de qualquer
tamanho é o roteador. Ele une duas ou mais redes, como uma rede
residencial e a Internet, e transmite informações de uma rede à outra. Os
roteadores em uma rede têm o objetivo de garantir que a mensagem
chegue ao seu destino da maneira mais eficiente e rápida.
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43
Elementos Básicos de Redes
•
Meio
•
Para enviar nossa mensagem instantânea ao seu destino, o
computador deve estar conectado a uma rede local com ou sem fio.
Redes locais podem ser instaladas em residências ou empresas, onde
possibilitam que computadores e outros dispositivos troquem
informações entre si e usem uma conexão comum com a Internet.
•
Redes sem fio permitem o uso de dispositivos de rede em escritórios
ou residências, mesmo em áreas externas. Fora de escritórios ou
residências, redes sem fio estão disponíveis em locais públicos, como
cafés, empresas, quartos de hotel e aeroportos.
•
Várias redes instaladas usam fios para fornecer conectividade.
Ethernet é a tecnologia com fio mais comum atualmente. Os fios,
chamados cabos, conectam computadores e outros dispositivos que
constituem as redes. Redes com fio são melhores para transmitir
grandes quantidades de dados em alta velocidade, o que é necessário
para suportar multimídia de qualidade profissional.
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44
Elementos Básicos de Redes
•
Os serviços
•
Os serviços de rede são programas de computador que apóiam as
relações humanas. Distribuídos em dispositivos ao longo da rede,
esses serviços apóiam ferramentas de comunicação on-line, tais
como e-mails, quadros de comunicação/discussão, salas de Chat e o
envio de mensagens instantâneas. Um serviço de envio de
mensagens instantâneas, por exemplo, fornecido por dispositivos na
nuvem, deve ser acessível tanto ao emissor quanto ao receptor.
•
As regras
•
Aspectos importantes das redes que não são nem dispositivos nem
meio físico são as regras ou protocolos. Essas regras são os padrões
e protocolos que especificam como as mensagens são enviadas,
direcionadas através da rede e interpretadas nos dispositivos de
destino. Por exemplo, no caso do envio de mensagens instantâneas
Jabber, os protocolos XMPP, TCP e IP são importantes conjuntos de
regras que possibilitam que nossa comunicação ocorra.
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45
Redes Atuais
•
•
•
•
O papel da rede está evoluindo. A plataforma de comunicação
inteligente do futuro oferecerá muito além da básica conectividade e o
acesso à aplicações.
A convergência de diferentes tipos de rede de comunicação em uma
plataforma representa a primeira fase da construção de uma rede
inteligente de informação. Atualmente, estamos nessa fase de
evolução da rede.
A próxima fase será consolidar não somente os diferentes tipos de
mensagens em uma única rede, como também consolidar as
aplicações que geram, transmitem e protegem as mensagens em
dispositivos de rede integrada. Não somente voz e vídeo serão
transmitidos pela mesma rede, como os dispositivos que realizam a
comutação de telefone e transmissão de vídeo serão os mesmos
dispositivos que encaminham mensagens através da rede.
A plataforma de comunicação resultante fornecerá funcionalidade de
aplicação de alta qualidade a um custo reduzido.
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Redes Atuais
• Tolerância a falhas
•
A expectativa de que a Internet esteja sempre disponível aos milhões de usuários que
dependem dela requer uma arquitetura de rede projetada e construída para ser tolerante a
falhas. Uma rede tolerante a falhas é aquela que limita o impacto de uma falha no hardware ou
software e consegue se recuperar rapidamente quando tal falha ocorre. Essas redes
dependem de links ou caminhos redundantes entre a origem e o destino de uma mensagem.
Se um link ou caminho falha, processos asseguram que as mensagens possam ser
instantaneamente encaminhadas por um link diferente invisível aos usuários de cada
extremidade. Ambos as infra-estruturas físicas e os processos lógicos que direcionam as
mensagens através da rede são projetados para acomodar essa redundância. Essa é uma
premissa básica da arquitetura das redes atuais.
• Escalabilidade
•
Uma rede escalável pode se expandir rapidamente para suportar novos usuários e aplicações,
sem causar impacto no desempenho do serviço fornecido aos usuários existentes. Milhares
de novos usuários e prestadores de serviços se conectam a Internet a cada semana. A
habilidade da rede de suportar essas novas conexões depende de um projeto hierárquico em
camadas para a infra-estrutura física subjacente e a arquitetura lógica. A operação em cada
camada possibilita que usuários e provedores de serviços sejam inseridos sem causar
distúrbios na rede inteira. A evolução tecnológica tem aumentado constantemente a
capacidade de transmissão de mensagens e o desempenho dos componentes da infraestrutura física em cada camada. Essa evolução, juntamente com os novos métodos para
identificar e localizar usuários individuais em redes interconectadas, tem possibilitado que a
Internet acompanhe o ritmo da demanda dos usuários.
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Redes Atuais
• Qualidade de Serviço (QoS)
•
•
A Internet oferece atualmente um nível aceitável de tolerância a falhas e
escalabilidade aos seus usuários.
Mas novas aplicações disponíveis aos usuários nas conexões de redes
criam maiores expectativas quanto à qualidade dos serviços oferecidos.
Transmissões de voz e vídeo ao vivo requerem um nível de qualidade
consistente e ininterrupta que não era necessário para as aplicações
tradicionais de computador. A qualidade desses serviços é medida de
acordo com a qualidade de se experimentar a mesma apresentação em
áudio ou vídeo pessoalmente. Redes tradicionais de voz e vídeo são
projetadas para suportar um único tipo de transmissão e, portanto, são
capazes de produzir um nível aceitável de qualidade. Novos requisitos para
suportar esta Qualidade de Serviço em rede convergida estão mudando a
maneira como arquiteturas de rede são projetadas e implementadas.
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48
Redes Atuais
• Segurança
•
A Internet evoluiu de uma rede altamente controlada de organizações
educacionais e governamentais para um meio de transmissão de
comunicações pessoais e comerciais de amplo acesso. Em consequência,
os requisitos de segurança de rede mudaram. As expectativas de
segurança e privacidade que resultam do uso da rede para trocar
informações de negócios importantes e confidenciais excedem o que a
atual arquitetura pode oferecer. A rápida expansão nas áreas de
comunicação que não usavam os serviços de redes de dados tradicionais
está aumentando a necessidade da segurança embutida na arquitetura de
rede. Consequentemente, um grande esforço está sendo dedicado a essa
área de pesquisa e desenvolvimento. Enquanto isso, várias ferramentas e
procedimentos estão sendo implementados para combater falhas de
segurança inerentes à arquitetura de rede.
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Referências
•
KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem
top-down. 3ª edição. São Paulo: Addison Wesley, 2007.
•
Cisco Network Academy. CCNA - Módulo 1 – Capítulo 1.
•
The Early History of Data Networks http://people.seas.harvard.edu/~jones/cscie129/papers/Early_History_of_Data_Netwo
rks/The_Early_History_of_Data_Networks.html
•
History of Communications Infrastructures http://bnrg.eecs.berkeley.edu/~randy/Courses/CS39C.S97/index.html
•
Nerds 2.0.1 - http://www.pbs.org/opb/nerds2.0.1/
•
•
Hobbes' Internet Timeline v4.2 Timeline com dados quantitativos do crescimento da
Internet
http://www.isoc.org/zakon/Internet/History/HIT.html
•
•
ISOC - Internet Society - http://www.isoc.org;
História da Internet: http://www.isoc.org/internet/history/
•
Histórico da Internet no Brasil - http://www.rnp.br/rnp/rnp-historico.html
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50
Referências
•
Internet Archive - http://www.archive.org
•
Timeline of Computer History http://www.computerhistory.org/timeline/?category=net
•
Telephone and Telegraph (1946) - http://www.archive.org/details/Telephon1946
•
Telegram for America (ca. 1956) - http://www.archive.org/details/Telegram1956
•
Communication (1928) http://www.archive.org/details/history_of_communication
•
Communication: A Film Lesson in General Science / Development of
•
Communication (1927) - http://www.archive.org/details/Communic1927
•
Long Distance (1941) - http://www.archive.org/details/long_distance
•
Morse Code Translator - http://morsecode.scphillips.com/jtranslator.html
•
Museu do Telefone - http://www.privateline.com
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