Redes de Computadores
Prof. Eduardo
Ideia Básica!
Definição
• Consiste em dois ou mais nós conectados por um
enlace físico, ou como duas ou mais redes
conectadas por um nó.
• Uma rede pode ser construída a partir de um
aninhamento de redes em que, no nível mais baixo,
a rede é implementada por algum meio físico.
Definição
• De maneira simples, pode-se definir que:
Definição
Que dispositivos?
• Tais dispositivos incluem interfaces de redes,
servidores, estações de trabalho, impressoras (além
dos dispositivos de comunicação como hubs,
transceivers, repetidores, comutadores, pontes e
roteadores).
Definição
O que é dispositivo conectado?
• Dois dispositivos computacionais são ditos
conectados quando podem trocar algum tipo de
informação entre eles, utilizando para isso um
protocolo.
• Um protocolo de rede faz parte da estrutura de
comunicação de dados, e pode ser visto como uma
norma de comunicação, que deve ser utilizada
pelos participantes, como as regras gramaticais de
um idioma.
Definição
Quais recursos?
• Uma rede trata basicamente da tecnologia e da
arquitetura utilizada para conectar os dispositivos de
comunicação.
• Os recursos que desejamos compartilhar são
vários, os mais comuns são: mensagens, arquivos,
disco rígidos, impressoras, fax. Podemos desejar
interatividade nessa comunicação, como nas salas
de bate-papo, telefonia e videoconferência.
Definição
Diversidade
• Uma rede pode ser composta por vários sistemas
operacionais, e por dispositivos de diferentes
fabricantes.
• Pode ter vários tamanhos e abrangências, bem
como formatos físicos diferentes.
Definição
Internet
• Uma grande rede, no entanto, a Internet não é
considerada por muitos autores como uma rede,
mas uma conexão entre redes diversas.
Tais autores consideram que uma rede deve
possuir uma tecnologia única, o que evidentemente
exclui a Internet, uma verdadeira panacéia de tipos de
redes.
• Mas será? Vale a pena a discussão...
Definição
• Esquema dos componentes básicos de uma rede
Padrões
• Atualmente, vários organismos internacionais estão
voltados para a padronização das normas de
funcionamento dos dispositivos usados na troca de
informações;
Protocolos, componentes de rede, interfaces,
todas as tecnologias utilizadas precisam de
padrões para que consigam operar entre elas.
Ler as subseções 1.7.1 e 1.7.2 p. 33-37 do livro:
MENDES, D. R. Redes de Computadores: Teoria e
Prática. São Paulo: Novatec, 2007.
http://www.novateceditora.com.br/livros/redescom/capitulo9788575221273.pdf
Padrões
• http://www.iso.org, através da norma 35.100.01
padroniza o modelo geral para o OSI - Open systems
interconnection.
• Esse instituto não disponibiliza os padrões
gratuitamente, mas possui uma loja on-line para compra
dos padrões.
• O modelo de protocolos especificado pelo OSI é a
referência para todos os protocolos de redes atuais.
Padrões
• International Communications Union
• http://www.itu.int – Esse organismo, como o nome está
indicando, é responsável pela padronização do setor de
telecomunicações.
• Aqui os padrões também são pagos. Entre outras
coisas, o ITU é responsável pelo protocolo de
comunicação de voz sobre IP H.323 e pelas normas de
comunicação do protocolo ATM entre as operadoras de
Telecomunicações.
Padrões
• http://www.ansi.org/
• Responsável por alguns padrões importantes na área de
redes e comunicação de dados (por exemplo, as redes
FDDI, que funcionam a 100 Mbps em anéis de fibra
óptica). O ANSI é uma instituição privada norteamericana, destinada a promover os padrões daquele
país em nível internacional. Fiber channel.
Padrões
• Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.
• http://www.ieee.org . É uma associação profissional, que
trabalha para pesquisa e padronização nas áreas de
engenharia e computação, com muitas publicações e
conferências renomadas nessa área.
• Existem várias áreas de trabalho e uma delas nos
interessa particularmente: o grupo 802, que regulamenta
as redes locais e metropolitanas, entre elas as
tecnologias ethernet (IEEE 802.3) e token ring (IEEE
802.5), as duas líderes em redes locais.
Padrões
• ISOC – Internet Society
• http://www.isoc.org
• Mantém vários grupos responsáveis por funções
centrais no funcionamento e evolução da Internet. Entre
elas, se destacam o IETF, IANA, W3C.
Padrões
• The Internet Engineering Task Force
• http://www.ietf.org
• O IETF é uma organização que reúne fabricantes, pesquisadores,
projetistas, operadores de redes.
• Essa comunidade está envolvida com a operação e a evolução da
arquitetura da Internet.
• Sem dúvida, a organização mais destacada em termos de normas e
padrões para os protocolos e procedimentos relacionados com a
Internet, notadamente a arquitetura TCP/IP.
• O IETF mantém grupos de trabalho divididos por área, como
roteamento, segurança, e outros. Possui uma metodologia de
padronização baseada em RFCs (Request for Comments), documentos
que normatizam o funcionamento da Internet.
Padrões
• TIA/EIA - http://www.tiaonline.org/
• Normalmente associados aos cabeamentos, os padrões da
Electronic Industries Alliance (EIA) participam da elaboração
de tecnologias de comunicação, bem como produtos e
serviços. A Alliance é responsável por vários grupos de
padronização, inclusive a Telecommunications Industry
Association (TIA).
Eventos
• SIGCOMM is ACM's professional forum for discussing
communications and computer networks.
• SIGCOMM members include scientists, engineers,
educators and students. They study all aspects of computer
communications and networks: analysis, technical design,
engineering, measurement and management. Our members
are particularly interested in the systems engineering and
architectural questions surrounding computer
communication.
Eventos
XXXII Simpósio Brasileiro de
Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos
Florianópolis, 5 a 9 de Maio de 2014
Comunicação de Dados
• Comunicação
- Sinais de fumaça, pombos-correio.
- Telégrafo (Morse) – 1838: símbolos binários.
- Telefone, radio, televisão...
Um bom documento:
http://www2.ee.ufpe.br/codec/Historia%20das%20comunicaes%20e%20d
as%20telecomunicaes_UPE.pdf
• Sistemas de computadores (1950)
- Máquinas grandes e complexas, terminais interativos, tempo
compartilhado, etc.
Comunicação de Dados
Comunicação de Dados
• Telecomunicações
- Comunicações por meios eletrônicos, normalmente em
grandes distâncias.
- Transmite informações por meio de uma interface entre
emissor e receptor.
- Podem transmitir: voz, dados, imagens e informações.
Comunicação de Dados
Comunicação de Dados
• Evolução:
 1950: máquinas complexas operadas por pessoas muito
especializadas.
- Submissão de jobs e processamento em lot (batch).
- Não havia interação homem-máquina.
1960: terminais interativos, sistema de compartilhamento
de tempo.
1970: sistema disponível para todos os usuários da
organização.
- Desenvolvimento de minis e microcomputadores.
- Redução do curso do hardware.
- Microcomputadores: acessíveis, fácil utilização.
- IBM, HP e Digital
- SO UNIX: laboratórios Bell (1969 – 1974)
Comunicação de Dados
Comunicação de Dados
• Um sistema básico de comunicação de dados é
composto por cinco elementos
Comunicação de Dados
• Mensagem: é a informação a ser transmitida. Pode ser
constituída de texto, números, figuras, áudio e vídeo ou
qualquer combinação desses elementos.
• Transmissor: é o dispositivo que envia a mensagem de
dados. Pode ser um computador, uma estação de
trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo, entre
outros.
• Receptor: é o dispositivo que recebe a mensagem.
Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um
telefone, uma câmera de vídeo, etc.
Comunicação de Dados
• Meio: é o caminho físico por onde viaja uma mensagem
dirigida ao receptor.
• Protocolo: é um conjunto de regras que governa a
comunicação de dados. Ele representa um acordo entre
os dispositivos que se comunicam.
Comunicação de Dados
• A eficiência de um sistema de comunicação de dados
depende fundamentalmente de três características:
- Entrega (delivery)
O sistema deve entregar os dados ao destino correto. Os dados
devem ser recebidos somente pelo dispositivo ou usuário de destino.
- Confiabilidade
O sistema deve garantir a entrega dos dados. Dados modificados ou
corrompidos em uma transmissão são pouco úteis.
- Tempo de atraso
O sistema deve entregar dados em um tempo finito e predeterminado.
Dados entregues tardiamente são pouco úteis. Por exemplo, no caso de
transmissões multimídia, como vídeo, os atrasos não são desejáveis,
de modo que eles devem ser entregues praticamente no mesmo
instante em que foram produzidos, isto é, sem atrasos significativos.
Comunicação de Dados
Ativ1_2 - Definir sucintamente os seguintes itens:
1) Parâmetros de comparação
2) Custo
3) Retardo de transferência
4) Desempenho
5) Confiabilidade
6) Modularidade
7) Compatibilidade
8) Sensibilidade tecnológica
* Livro: [SOARES et. al., 1995]
Por dentro da Comunicação de Redes
Comunicação de Dados
• Ao organizar os enlaces físicos (interligação entre
redes) num sistema de comunicação, temos
diversas formas possíveis de utilização das linhas
de comunicação:
- ponto a ponto
- Ligações físicas
- multiponto
Comunicação de Dados
• Ponto a ponto: dois pontos de
comunicação (um em cada
extremidade do enlace).
• Multiponto (Cliente-Servidor): três
ou mais dispositivos de
comunicação com possibilidade
de utilização do mesmo enlace.
Comunicação de Dados - Definição
• A comunicação de dados trata da transmissão de
sinais através de um meio físico, de uma forma
confiável e eficiente.
• Os tópicos mais importantes são a transmissão de
sinais, os meios de transmissão, codificação dos
sinais, multiplexação.
Comunicação de Dados - Definição
Comunicação de Dados
• Porque um sistema de comunicação de dados?
- Aumentar o poder computacional: na maioria
dos casos, aumentar o tamanho do computador
disponível não é possível, ou mesmo não resolveria
o problema de capacidade computacional.
- Compartilhar recursos: todos precisam trocar
informações, arquivos, bancos de dados estando
em locais geograficamente dispersos.
Transmissão de Dados
• Modos de Operação:
Simplex;
Half-duplex;
Full-duplex.
(ou duplex)
Transmissão de Dados
• Eletronicamente falando:
- Simplex: unidirecional
- Um dispositivo é o transmissor (Tx) e o outro é o
receptor (Rx), sendo que estes papéis não se
invertem (A é sempre Tx, B é sempre Rx)
- Exemplo: televisão, duas pessoas com uma lanterna
usando Código Morse (com apenas um
transmitindo)
Transmissão de Dados
• Eletronicamente falando:
- Simplex
Transmissão de Dados
• Eletronicamente falando:
- Half-duplex: bidirecional
- Transmissão bidirecional mas, por
compartilharem apenas um canal de
comunicação, não é possível transmitir ou
receber dados ao mesmo tempo;
- Ex: comunicação com rádio walkie-talkie, cada
um falando de uma vez.
Transmissão de Dados
• Eletronicamente falando:
- Half-duplex: bidirecional
Transmissão de Dados
• Eletronicamente falando:
- Full-duplex: “verdadeira” bidirecional;
- A e B podem transmitir e receber dados ao
mesmo tempo;
- Ex: telefone.
Transmissão de Dados
• Comentários sobre os modos de operação:
- Com cabos de par trançado de 4 fios, realizamos
transmissão Half-Duplex, já com 8 fios realizamos
transmissão Full-Duplex;
- Esta classificação não significa que estamos utilizando
apenas um cabo, ou um fio, podemos utilizar mais de
um meio físico para realizarmos, por exemplo, a
comunicação Full-Duplex;
- Os tipos diversos tipos de comunicação podem ser
utilizados nas mais diversas topologias.
Transmissão de Dados
Analógica
Digital
Transmissão de Dados
Analógica
• Podem assumir qualquer valor ao longo do tempo, dentro
do intervalo
- Ex.: som e luz;
• Vantagem e desvantagem: representar qualquer valor;
• O receptor não tem como verificar se o sinal recebido
está correto ou não;
Transmissão de Dados
Analógica
Transmissão de Dados
Digital
- Valores entre 0 e 1;
- Descarta qualquer valor diferente de 0 e 1 que
receba;
- Caso o dado seja corrompido no meio do caminho
por causa de um ruído qualquer, o receptor tem
como recusar o seu recebimento (mecanismos de
correção e detecção de erros);
Transmissão de Dados
Modulação
• Os dígitos são transmitidos em forma de impulsos
elétricos, ópticos ou ondas de rádio;
• Eventualmente precisam ser transformados em sinais
analógicos para serem transmitidos pelo meio de
transmissão;
Modulação de Dados
Transmissão de Dados
Modulação
Transmissão de Dados
• Paralela
Transmissão de Dados
• Em série (serial)
Transmissão de Dados
• Veja...
http://www.clubedohardware.com.br/artigos/Por-Que-Serial/726
Meios de Transmissão
?
Faça uma pesquisa e tente encontrar quais são.
Meios de Transmissão
Meios de Transmissão
• Conforme o tipo da rede, podemos ter diferentes
formas de comunicação ou transmissão de sinal;
• Fios de cobre
– São cabos, geralmente coaxiais e par trançado,
que são muito utilizados por ser barato e fácil de
instalar;
– Embora os fios possam ser feitos de vários tipos
de metais, muitas redes usam o cobre porque
sua baixa resistência à corrente elétrica significa
que os sinais podem viajar mais longe;
Meios de Transmissão
Fios de cobre
– O tipo de fiação usado em redes é
escolhido para minimizar a interferência;
– A interferência surge porque um sinal
elétrico que viaja através de um fio age
como uma estação de rádio em miniatura –
o fio emite um pouco de de energia
eletromagnética, que pode viajar através
do ar;
Meios de Transmissão
Fios de cobre
– Sempre que uma onda eletromagnética
encontra um outro fio, ela gera uma
corrente elétrica pequena no fio;
– A quantidade de corrente gerada depende
da força eletromagnética e da posição
física do fio;
– Para minimizar a interferência, as redes
usam um de dois tipos de fiação: par
trançado ou cabo coaxial
Meios de Transmissão
Par Trançado
• A fiação trançada do par é usada também por sistemas de telefonia
• Cada fio é revestido com um material isolador (por exemplo,
plástico), e então um par dos fios é torcido junto;
• As torções simples mudam as propriedades elétricas do fio e ajudam
o mesmo a se tornar apropriado para o uso em uma rede;
• Uma vez que limitam a energia eletromagnética que o fio emite, as
torções ajudam a impedir que as correntes elétricas no fio irradiem
energia que interfere com os outros fios;
• Já que fazem o par dos fios menos suscetível à energia
eletromagnética, as torções ajudam a impedir que os sinais em
outros fios interfiram com o par.
Meios de Transmissão
Par Trançado
Meios de Transmissão
Par Trançado
Meios de Transmissão
Cabo Coaxial
• É o mesmo tipo de fiação da TV a cabo;
• Fornece ainda maior proteção contra interferência do que
o par trançado;
• Em vez de trançar fios um ao redor do outro para limitar a
interferência, um cabo coaxial consiste de um único fio
cercado por um protetor de metal mais pesado;
• Cada fio é revestido com um material isolante, de forma
que um fio não toque o metal em outro;
• É recomendado quando os fios de uma rede passam
perto de equipamento que gera campos elétricos ou
magnéticos fortes (ex: ar condicionado grande)
Meios de Transmissão
Cabo Coaxial
Meios de Transmissão
Cabo Coaxial
Meios de Transmissão
Cabo Coaxial
Meios de Transmissão
Cabo Coaxial
Meios de Transmissão
Fibras de Vidro
• Conhecida como fibra ótica, usa a luz para
transportar dados;
• A fibra é revestida de plástico que permite que
dobre sem quebrar (embora uma fibra não possa
ser dobrada em um ângulo reto, ela pode formar
um círculo com raio menor que duas polegadas);
• Um transmissor em uma extremidade de uma
fibra usa um diodo emissor de luz (light emitting
diode, LED) ou um laser para enviar pulsos de
luz pela fibra;
• Um receptor no extremo oposto usa um
transistor sensível à luz para detectar os pulsos
Meios de Transmissão
Fibras de Vidro
• Vantagens:
– Não causam interferência elétrica em outros cabos nem
são suscetíveis à interferência elétrica;
– Uma fibra pode carregar um pulso de luz muito mais
longe do que um fio de cobre carrega um sinal;
– Pode carregar mais informação que um fio;
– Ao contrário da eletricidade, que requer sempre um par
de fios conectados em um circuito completo, a luz pode
viajar de um computador a outro sobre uma única fibra.
Meios de Transmissão
Fibras de Vidro
• Desvantagens
– Requer um equipamento especial para polir as
extremidades e permitir que a luz passe completamente;
– Se uma fibra quebrar dentro do revestimento plástico,
encontrar onde ocorreu o problema é difícil;
– Reparar uma fibra quebrada também é difícil porque
exige um equipamento especial para juntar as pontas
rompidas;
– É uma tecnologia cara.
Meios de Transmissão
Fibras de Vidro
Conector ST
Meios de Transmissão
• Como é feito a transmissão de luz na fibra óptica
Meios de Transmissão
• Exemplo de uma rede usando fibra óptica e par trançado
Meios de Transmissão
• Rádio
- Uma rede conectada via rádio utiliza ondas de
freqüência, para transportar os sinais;
- Tem funcionamento semelhante às ondas
utilizadas em transmissões de rádios e televisões
públicas;
- Como as ondas de rádio não acompanham a
curvatura da terra, uma rede que utiliza rádio
para se comunicar está limitada geograficamente
(visada);
- Cada computador participante da rede está anexo
a uma antena, que pode transmitir e receber RF;
Meios de Transmissão
• Rádio
- Equipamentos que utilizam esta técnica para se
comunicar fazem uso do recurso de freqüências,
por este motivo as redes sem fios são bastante
inseguras;
- Fisicamente, as antenas com redes RF podem
ser grandes ou pequenas, dependendo do
alcance desejado
- Uma antena para propagar sinais dentro de uma
cidade pode consistir de um mastro de metal de
aprox. 2 metros sobre um edifício
Meios de Transmissão
• Rádio
Meios de Transmissão
• Satélite
- Geralmente utilizadas em redes de longa
distância, ao contrário das ondas de rádio
acompanham a curvatura da terra, ou então são
utilizados diversos satélites para viabilizar a
formação de uma grande rede;
- Podemos combinar em uma rede, a
comunicação por rádio juntamente com a
comunicação por satélite;
- Tecnicamente um satélite funciona como um
rádio, ou seja, estabelece uma comunicação
através de onda de freqüência;
Meios de Transmissão
• Satélite
- Usam transponder, que é um receptor de rádio e
um transmissor;
- Devido ao seu custo, um satélite, ao contrário de
um rádio, que tem apenas um transponder, ou
seja, pode se comunicar em apenas uma
freqüência, um satélite contém diversos
transponders;
- Assim através de um satélite diversas redes
podem se comunicar
Meios de Transmissão
• Satélite
- Satélite para Hub
Meios de Transmissão
• Satélite
Meios de Transmissão
• Microonda
- A radiação eletromagnética além da faixa de
freqüência usada por rádio e televisão pode ser
usada também para transportar informações;
- As microondas diferem das ondas de rádio
porque se comportam de maneira diferente;
- Em vez de transmitir em todas as direções,
uma transmissão de microondas pode ser
apontada em uma única direção, impedindo que
outros interceptem o sinal;
Meios de Transmissão
• Microonda
- As transmissões não podem penetrar em
estruturas de metal, portanto ela trabalha melhor
quando há um trajeto desobstruído entre o
transmissor e o receptor;
- A maioria das instalações consistem em duas
torres que são mais altas do que os edifícios e a
vegetação, cada uma com um transmissor de
microondas apontado diretamente para para o
receptor de microondas no outro.
Meios de Transmissão
• Infravermelho
- Funcionamento semelhante ao controle remoto
de um televisão, podem conectar equipamentos
para formarmos uma rede;
- Seu alcance é limitado a uma pequena região
geográfica, normalmente exige que transmissor
esteja “apontando” para o receptor;
- Já existe tecnologia para formarmos uma rede
de computadores (normalmente em uma sala)
com uma única conexão de infravermelho;
- Ex: comunicação entre PDA´s.
Meios de Transmissão
• Infravermelho