REDES DE COMPUTADORES
MEMÓRIAS DE AULA
AULA 1
APRESENTAÇÃO DO CURSO,
HISTÓRIA, EQUIPAMENTOS E TIPOS DE REDES
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
• Definição de Redes de Computadores e Conceitos Gerais • História das Redes
• Equipamentos de Redes • Tipos de Redes
• Topologias de Redes • Cabeamento de Redes • Redes sem Fio
• Modelo OSI • TCP/IP
• Endereçamento IP • Segurança de Redes
• Redes de Longa Distância e Acesso Remoto • Convergência de Redes
DEFINIÇÃO DE REDES DE COMPUTADORES
Podemos definir Redes de Computadores como sendo dois ou mais computadores interconectados através de um meio de comunicação com a finalidade de compartilhar recursos e informações.
Andrew Tanenbaum define Redes de Computadores da seguinte forma:
“utilizaremos a expressão "rede de computadores" quando quisermos mencionar um conjunto de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia. Dois computadores estão interconectados quando podem trocar informações. A conexão não precisa ser feita por um fio de cobre; também podem ser usadas fibras ópticas, microondas, ondas de infravermelho e satélites de comunicações. Existem redes em muitos tamanhos, modelos e formas. Embora possa parecer estranho para algumas pessoas, nem a Internet nem a World Wide Web é uma rede computadores. A resposta simples é que a Internet não é uma única rede, mas um a rede de redes, e a Web é um sistema distribuído que funciona na Internet.”
PROTOCOLOS DE REDES
Em Redes de Computadores, protocolo é um padrão que especifica o formato de dados e as regras a serem seguidas. Os protocolos são fundamentais para o funcionamento das redes. Os protocolos especificam como um programa deve preparar os dados para serem interpretados no processo de comunicação.
PADRÕES DE REDES
De acordo com a ISO (International Organization for Standardization), um padrão é um “documento aprovado por um organismo reconhecido que provê, pelo uso comum e repetitivo, regras, diretrizes ou características de produtos, processos ou serviços cuja obediência não é obrigatória”.
• Padrões de Fato: Padrões que “aconteceram” devido à grande aceitação do mercado por determinada tecnologia. Exemplos: IBM-PC, UNIX, TCP/IP
• Padrões de Direito: Padrões formais, legais, elaborados e adotados por organizações públicas ou privadas, autorizadas para este fim. Exemplos: Modelo OSI, IEEE 802
ÓRGÃOS DE PADRONIZAÇÃO
Existem várias organizações, entidades governamentais e grupos de empresas que regulamentam e especificam as tecnologias utilizadas em redes. Os principais órgãos que se relacionam com telecomunicações e redes corporativas são:
• ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas • ISO – International Organization for Standardization • IEC – International Electrotechnical Commission • ANSI – American National Standards Institute
• IEEE – Institute of Electrical and Eletronic Engineers • EIA – Eletronic Industry Association
• TIA – Telecommunications Industries Association • CCITT – International Telecommunication Union • UL – Underwriters Laboratories
NORMAS TÉCNICAS
Uma norma técnica é um documento emitido por um órgão oficialmente reconhecido para tal que estabelece diretrizes e restrições à elaboração de uma atividade ou produto técnico.
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o órgão responsável pela normalização técnica no Brasil, fornecendo a base necessária ao desenvolvimento tecnológico brasileiro. Trata-se de uma entidade privada e sem fins lucrativos.
História da Internet e Redes de Computadores
EQUIPAMENTOS DE REDES - HUBS
Os Hubs são equipamentos de rede local para interligar computadores e impressoras em uma rede de pequeno porte. Possui uma arquitetura simples e um desempenho baixo, seu valor geralmente é baixo, o que viabiliza o seu uso em redes onde o custo baixo é o principal requisito. Mais adiante estudaremos domínio de colisão e domínio de broadcast e ficará mais fácil compreender porque esses equipamentos são menos eficientes do que switches.
Quando um computador deseja enviar uma mensagem para outro dispositivo dentro de uma mesma rede local utilizando somente hub, essa mensagem é enviada ao hub que retransmitirá para todos os outros dispositivos conectados a ele. Na figura abaixo podemos observar um exemplo de funcionamento de um hub, quando o computador A transmitir uma mensagem para o computador B, essa mesma mensagem será enviada para o computador C e para a impressora.
EQUIPAMENTOS DE REDES - SWITCHES
Os switches, assim como os hubs, são equipamentos destinados a conectar dispositivos de rede local. A diferença está na arquitetura e conseqüentemente no desempenho dos switches. Os switches possuem a Source Address Table (SAT), que é responsável por armazenar informações relativas a cada dispositivo que está conectado a ele, quando uma mensagem é destinada para um endereço presente na SAT, ela só é transmitida para aquela porta e não para todas como nos hubs. Utilizando o mesmo exemplo do hub, mas agora o substituindo por um switch, podemos observar que a mensagem só é transmitida para o computador B.
EQUIPAMENTOS DE REDES - ROTEADORES
Os roteadores são equipamentos que têm a finalidade de interligar redes, sejam elas locais ou de longa distância. Se tivermos uma rede local subdividida em várias sub-redes e desejarmos que essas sub-sub-redes tenham conectividade entre si, precisaremos que um roteador faça essa interconexão. Mas um exemplo típico e de fácil compreensão é a conexão de duas redes geograficamente separadas. Uma das principais funções de um roteador é possibilitar o tráfego de duas redes locais, como podemos observar na topologia abaixo:
EQUIPAMENTOS DE REDES -FIREWALLS
Firewall é um equipamento de segurança, sua finalidade é controlar o tráfego que passa pela rede, principalmente tentativas de ataque e intrusão vindos principalmente da Internet.
Existem Firewalls baseados em hardware ou software, mas a finalidade é a mesma, servir de barreira para proteger a integridade das redes seguindo políticas de segurança pré-estabelecidas.
EQUIPAMENTO DE REDES – ACCESS POINT
Access Point são equipamentos de rede responsáveis por prover acesso à rede sem fio. Esses equipamentos possuem uma conexão com a rede cabeada para prover conectividade entre a rede wireless e wired.
EQUIPAMENTOS DE REDES – SWITCHES MULTICAMADAS
Os Switches Multicamadas são equipamentos capazes de atuar não só como switch, mas como um roteador e até mesmo um firewall no mesmo equipamento. Esses equipamentos devem ser utilizados em redes que precisam de uma alta performance e disponibilidade de serviços. Mas não é somente o porte e a performance desses equipamentos que o caracterizam como Multicamadas e sim as funcionalidades que eles apresentam.
CLASSIFICAÇÃO DE REDES
Uma das maneiras que podemos classificar as Redes de Computadores é quanto sua abrangência ou distribuição geográfica, não importando as tecnologias e protocolos envolvidos, mas principalmente a finalidade da rede e os serviços que ela oferece. A seguir veremos as seguintes classificações de redes:
• LAN – Local Area Network • WLAN – Wireless LAN
• PAN – Personal Area Network • WPAN – Wireless PAN
• MAN – Metropolitan Area Network • WMAN – Wireless MAN
• WAN – Wide Area Network • WWAN – Wireless WAN
CLASSIFICAÇÃO DE REDES - LAN
Podemos definir uma Rede de Área Local, ou simplesmente LAN, a uma rede privada de abrangência pequena. São utilizadas em sua maioria para interconectar computadores pessoais, impressoras e servidores dentro de um mesmo prédio ou campus. Até mesmo quem possui dois computadores interligados (ponto-a-ponto) possui uma rede de local. Outras formas de caracterizar uma LAN são as altas taxas de transferência, baixos índices de erros e custo relativamente baixo.
CLASSIFICAÇÃO DE REDES - WLAN
Wireless LAN são redes locais sem fio, ou seja, que utilizam alguma tecnologia de interconexão cujo meio de transmissão é o ar. É uma forma muito rápida e relativamente barata de prover conectividade entre computadores e outros dispositivos de acesso local, pois não dependem de cabeamento metálico ou fibra óptica. As redes Wireless LAN têm crescido bastante nos últimos anos, até mesmo para uso doméstico por serem redes de velocidade relativamente alta se comparada a outros sistemas sem fio e permitir um mobilidade pequena, mas que atende necessidades locais.
CLASSIFICAÇÃO DE REDES - PAN
As redes PAN possuem uma área de abrangência muito pequena e seu objetivo é atender as necessidades pessoais dos usuários, como por exemplo, conectar aparelhos celulares a computadores e impressoras com cabos. Uma outra característica das redes PAN é possuir uma alta taxa de transferência.
CLASSIFICAÇÃO DE REDES - WPAN
As redes WPAN possuem as mesmas características da PAN, mas utilizam redes wireless para conexão. Atualmente essas redes são muito utilizadas com as tecnologias Bluetooth e ZigBee.
CLASSIFICAÇÃO DE REDES - MAN
As redes metropolitanas têm a abrangência de uma cidade, geralmente interligam empresas e universidades que possuem diversas sedes na mesma cidade. Um outro exemplo de MANs são as redes de TV a cabo, pois possuem concessão para prover serviço para uma determinada cidade e distribuem seus equipamentos e cabemento para cobrir uma determinada área ou até mesmo toda uma cidade. Se a MAN for maior que os limites de uma cidade será considerada uma WAN.
CLASSIFICAÇÃO DE REDES - WMAN
WMANs são redes metropolitanas sem fio para atender uma necessidade intermediária entre as WLANs e WWANs, possuindo uma velocidade alta e uma mobilidade maior, sendo capaz de cobrir cidades.
CLASSIFICAÇÃO DE REDES - WAN
Redes WAN são redes geograficamente distribuídas, geralmente de grande abrangência, como estados, países e até mesmo interconectando continentes. São utilizadas para prover conectividade entre redes locais, como por exemplo, a matriz de uma empresa a suas filiais, a redes de fornecedores e parceiros.
CLASSIFICAÇÃO DE REDES - WWAN
As redes Wireless WAN são baseadas em redes de telefonia móvel ou por satélites e utilizam sua infra-estrutura para transportar dados também. Sua abrangência depende da área de cobertura da operadora de telefonia móvel, mas pode ser ampla o suficiente para ser considerada uma WAN. Nasceu da necessidade de dispositivos especiais, como por exemplo, telemetria de veículos, manterem-se conectado a uma rede ininterruptamente e não perder a capacidade de mobilidade mesmo que com uma velocidade mais baixa se comparada as WLANs.
CLASSIFICAÇÃO DE REDES - SAN
É uma rede de discos de storage, utilizado em Data Centers para fazer a comunicação entre os servidores e um storage. Ao invés de cada servidor ter seus próprios discos instalados dentro de cada um, os storages são largamente utilizados em grandes corporações para fazer o armazenamento dos dados, facilitando assim a administração dos equipamentos e dos dados.
