Redes de Computadores. Prof. Eduardo

Redes de Computadores

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

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

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. Talvez os mais comuns sejam: Mensagens, arquivos, disco rígidos, impressoras, fax. Podemos

desejar interatividade nessa comunicação, como nas salas de bate-papo, telefonia e

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

• Outro conceito importante é a Internet. 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

evientemente exclui a Internet, uma

Definição

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.

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

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

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. Á aliança 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.

Comunicação de Dados

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

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

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

• 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

Comunicação de Dados

• Objetivo da comunicação:

- O principal objetivo de um sistema de

comunicação é trocar informação (dados) entre dois sistemas remotos.

- Podemos entender como remotos dois sistemas computacionais que não possuem

compartilhamento de memória RAM.

- Os sistemas com mais de uma CPU e a mesma memória RAM não precisam enviar informações um ao outro, uma vez que todas as CPUs tem acesso aos mesmos endereços da memória.

Transmissão de Dados

• Modos de Operação:



_Simplex;



_Half-duplex;



_Full-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:

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;

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

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

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;

Transmissão de Dados

Transmissão de Dados

Transmissão de Dados

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

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

Meios de Transmissão

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

Meios de Transmissão

Meios de Transmissão

Meios de Transmissão

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;

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;

Meios de Transmissão

Fibras de Vidro

Meios de Transmissão

Meios de Transmissão

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

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

Meios de Transmissão

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;

Meios de Transmissão