Redes de Computadores Prof. Eduardo. Ideia Básica!

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 norte-americana, 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.


• 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.


• 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)


• Um sistema básico de comunicação de dados é composto por cinco elementos


• 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.


• 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.


• 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.

- ConfiabilidadeO sistema deve garantir a entrega dos dados. Dados modificados

ou corrompidos em uma transmissão são pouco úteis.

- Tempo de atrasoO 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.


Ativ1_2 - Definir sucintamente os seguintes itens:1) Parâmetros de comparação2) Custo3) Retardo de transferência4) Desempenho5) Confiabilidade6) Modularidade7) Compatibilidade8) Sensibilidade tecnológica

* Livro: [SOARES et. al., 1995]

Por dentro da Comunicação de Redes


• 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


• 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


• 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)


• 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)


• Eletronicamente falando:- Simplex


• 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.


• Eletronicamente falando:

- Half-duplex: bidirecional


• Eletronicamente falando:- Full-duplex: “verdadeira” bidirecional;

- A e B podem transmitir e receber dados ao mesmo tempo;

- Ex: telefone.


• 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.


Analógica Digital


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;


Analógica


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);


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


Modulação


• Paralela


• Em série (serial)


• Veja...http://www.clubedohardware.com.br/artigos/Por-Que-Serial/726

Meios de Transmissão

?

Faça uma pesquisa e tente encontrar quais são.


• 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;


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;


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


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.


Par Trançado


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)


Cabo Coaxial


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


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.


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.


Fibras de Vidro

Conector ST


• Como é feito a transmissão de luz na fibra óptica


• Exemplo de uma rede usando fibra óptica e par trançado


• 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;


• 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


• Rádio


• 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;


• 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


• Satélite- Satélite para Hub


• Satélite


• 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;


• 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.


• 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.


• Infravermelho

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