redes 1 introducao historico conceitos

Redes de ComputadoresProfessor: Mauro Jansen

Redes de Computadores

Introdução, histórico e conceitos

Objetivos

� Conhecer conceitos de redes� Conhecer o histórico das redes

Prof. Mauro JansenRedes de Computadores

Introdução, histórico e conceitos 2

Introdução

Redes de computadores

Redes em geral

• Objetivos:• Compartilhar recursos• Trocar informações

• Exemplos:• Telefonia fixa• Telefonia celular

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• Telefonia celular• Radiodifusão• Televisão• Redes de computadores

Redes de computadores

• Dois ou mais computadores conectados entre si com pelo menos um serviço compartilhado

• Estrutura física e lógica que permite que diversos computadores se interliguem,

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diversos computadores se interliguem, trocando informações entre si na forma de compartilhamento de recursos

Recursos que são compartilhados nas redes de computadores

• Arquivo (ex: documento, planilha, slides, arquivo HTML, etc)

• Dados (banco de dados)• Pastas

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• Discos• Impressoras• Mensagens (ex: e-mail)• Modem (conexão à inter net)• Outros recursos de hardware e software

Exemplo de rede de computadores

Compartilhamento de recursos na rede

Visão local no computador hospedeiro:

Visão no computador cliente:

Exemplos de uso das redes de computadores

• Compartilhamento de internet• Jogos on-line• Videoconferência• Acesso e suporte remoto

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• Acesso e suporte remoto• Sistemas de Informações cliente-servidor• Redes sociais

Compartilhamento de internet

Jogos multiplayer em rede

FlatoutCounter Strike

Resident Evil

Vídeoconferência

Acesso e suporte remoto

Fonte: Vianet

Sistemas de Informação Cliente-servidor

Vantagens e desvantagens das redes de computadores

• Vantagens: compartilhamento de– Arquivos de trabalho– Programas– Periféricos. Ex: impressoras

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– Periféricos. Ex: impressoras– Acesso á internet

• Desvantagens– Ataque de vírus– Problemas nos equipamentos ativos e passivos– Invasão de hackers internos e externos

Histórico

Rússia e o satélite Sputnik 1

� Após a 2ª guerra mundial, inicia uma corrida armamentista e tecnológica entre Rússia e EUA

� 04/10/1957: Rússia lança primeiro satélite artificial: o Sputnik 1

Satélite Sputnik 1

EUA e a ARPANET

• Final da década de 1960: a ARPA ou DARPA (Department of Defense’s Advanced Research Project, ou Agência de Projetos Avançados do Departamento de Defesa dos EUA)

• Começou a criar a ARPANET, uma rede de

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• Começou a criar a ARPANET, uma rede de computadores de longa distância

• Inicialmente, 4 computadores:– UCLA (Universidade da Califórnia) em Los Angeles– UCSB (Universidade da Califórnia) em Santa Bárbara– UTAH (Universidade de Utah, em Salt Lake City)– SRI (Stanford Research Institute), em Stanford

Localização dos nós da rede Arpanet no mapa dos EUA

Evolução histórica

• Anos 50:– Máquinas grandes e complexas;– Operadas por pessoas altamente especializadas;– Processamento em lote (batch);

• Anos 60:

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• Anos 60:– Surgiram os terminais interativos;– Acesso ao computador central por meio de linhas de

comunicação;– Processamento em tempo compartilhado (time-

sharing).

• 1976: criado o padrão ARCNET:– cabos coaxiais, hub central e cabo individual por

estação, com topologia estrela– Cabos até 610m, taxa de 2,5 Mbits, padrão

proprietário

Hub de 8 portas para cabos coaxiaisPlaca ARCNET ISA

• 1980: A IBM cria o padrão Token Ring– Topologia física de estrela, cabos de par trançado e

hub central “MAU” (Multistation Access Units), que eram interligados em anel

Cabo token ringHub token ring

• Anos 90:– Compartilhamento de periféricos, programas, aplicativos e

informações de banco de dados entre microcomputadores;

– Interconectividade entre redes;

• Atualmente:

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– Internet Ultra-Rápida;

– Servidores de usos diversos;

– Redes privadas virtuais;

– Voz sobre IP;

– Evolução do terminal multifuncional

– Computação em nuvem

Conceitos

Redes de computadoresConceito

“Um conjunto de equipamentos capazes de trocar informações, compartilhar recursos entre si, utilizando protocolos para se comunicarem e sendo interligados por meios de comunicação.”

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meios de comunicação.”

Princípios de Sistemas de Comunicação

• Termo “Comunicação” envolve uma área muito ampla (símbolos, implicações e efeitos sociais)

• Comunicação: transmissão de informação

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• Comunicação: transmissão de informação de um ponto a outro

• Podem ser de pequeno alcance (ex: bluetooth, redes locais) ou de longo alcance (ex: transmissão via satélite, internet, etc)

Componentes de um sistema de comunicação

• Visão básica:

mensagem

EMISSOR RECEPTOR

mensagem

• Visão detalhada:

Emissor

ReceptorDECO

DEMO Destino

Fontede

informação

DIFICADR

DULADOR

ODIFICADR

ODULADOR

DestinoCanalOu

Adaptado de Haykin, S; e Moher, 2011. Sistemas de Comunicação

• Fonte - Ex.: voz, música, imagem , arquivos de dados;

• Transmissor: converte a informação da fonte em uma forma adequada para transmitir pelo canal. Ex: Modulação em Frequência (FM) no rádio

– Codificador / decodificador: converte as mensagem em símbolos usados no sistema de comunicação ou vice-versa. Ex:

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símbolos usados no sistema de comunicação ou vice-versa. Ex: analógico para digital

– Modulador / demodulador: transforma os símbolos em sinais elétricos usados no meio de transmissão. Ex: símbolos em pulsos luminosos para fibra óptica

• Canal – Ex: cabo ou atmosfera (no caso de transmissão por ondas de rádio ou luz)

• Receptor: converte a informação recebida pelo canal de volta a uma forma entendível pelo destino

Tipos de serviço de comunicação em redes

• Orientados a conexão• Não orientados a conexão

Tipos de serviço de comunicação em redes: Orientados a conexão

• A comunicação funciona como caminho único entre origem e destino

• Dados são recebidos pelo receptor na mesma ordem em que forem enviados

• Pode ser permanente ou temporária

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• Pode ser permanente ou temporária• Exemplo: Sistema telefônico

Pega o telefone e disca o número

Conversa Desliga

(Inicia aconexão) (usa a conexão) (Libera a conexão)

Tipos de serviço de comunicação em redes: Não orientados a conexão

• Não existe uma conexão entre origem e destino• Pacotes podem ser encaminhados por caminhos

diferentes e chegarem em ordem diferente da que foram enviados

• Exemplo: Internet, Sistema postal

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• Exemplo: Internet, Sistema postal

– Cada correspondência deve ter o endereço do remetente e destinatário

– Se duas ou mais cartas são postadas na mesma data e hora para o mesmo destino, podem chegar em ordem diferente da postada

Modos de comunicação de dados

• São definidos pela quantidade de elementos que atuam como emissores na comunicação

• Tipos:

Tipo Quant. Sentido

Tipo Quant.transmissores

Sentido

Simplex 1 Unidirecional

Half duplex 2 Bidirecional alternado

Full duplex 2 Bidirecional simultâneo

Modos de comunicação de dados:Simplex

• Um elemento da rede só envia ou só recebedados

• Comunicação unidirecional– Ex: rádio AM e FM

Modos de comunicação de dados:Half-duplex

• Um elemento pode enviar ou receber dados, mas não ao mesmo tempo

• Comunicação bidirecional não simultânea

• Exemplos:

Aparelhos de FAX Walkoe-Talkie

Modos de comunicação de dados:Full duplex

• Um elemento pode enviar e receber dados ao mesmo tempo que o outro

• Comunicação bidirecional e simultânea

• Exemplo: Telefone

Simplex, Half duplex, Full duplex

• Outros exemplos:– Televisão;– Modem;– Placa de rede;

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– Placa de rede;– Telex;– Código morse.

Topologias de redes

• Topologia (do grego topos, "lugar", e logos, "estudo") é o ramo da matemática que estuda os espaços topológicos, sendo considerado como uma extensão da geometria.

• Topologia de uma rede– Diagrama que descreve como seus elementos estão conectados

(disposição geométrica)

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(disposição geométrica)

• Cada elemento é chamado de nó:– computadores, impressoras ou outros equipamentos de rede

• Os nós devem estar interligados através de um meio de transmissão

Topologias de redes: tipos

• Anel• Barramento• Estrela

Topologia de rede: Anel

• Ligações são ponto-a-ponto, com um único sentido de transmissão (simplex)

• Uma mensagem deve circular pelo anel até que chegue ao destino, passando em cada nó, no sentido definido pelo anel

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• Comunicação baseada em um “token” (ficha), que é uma autorização para transmitir– O token circula entre os nós no anel

– Cada nó só transmite se estiver com o “token” na sua porte

• São redes conhecidas como Token Ring (IEE 802.5)

Topologia de rede: Barramento

• Todos nós são conectados ao mesmo meio de transmissão em série;

• Cada nó conectado à barra pode “ouvir” todas as informações transmitidas;

• Desvantagens:

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• Desvantagens:– Dificuldade de expansão: se um novo equipamento

for adicionado à rede, pode ser preciso fazer um remanejamento de cabos;

– Se um cabo for desconectado, toda a rede fica inoperante;

• Ex.: Redes de Cabo Coaxial (Antiga – 10base5). Redes de Computadores

Topologia de rede: Estrela

• Existe um nó central, normalmente chamado de concentrador, por onde passa todo o tráfego da rede;

• Vantagens:– Maior confiabilidade (parada de uma única estação)

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– Facilidade de manutenção (identificação setorizada de problemas)

– Ampliação mais simples sem necessidade de parada da rede;

• Desvantagens:– Apresenta uma maior quantidade de cabos

– A falha do equipamento central pode provocar a paralisação total da rede.

Topologias de redes: comparativo

Topologia Pontos positovos Pontos negativos

Anel •Facilidade de instalação razoável•Requer Pontos cabos•Desempenho uniforme

•Se uma estação parar, todas param•Dificuldade para identificar problemas

Barramento •Facilidade de instalação •Lentidão quando em uso intenso

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Barramento •Facilidade de instalação razoável•Requer Pontos cabos•Ligações fáceis de entender

•Lentidão quando em uso intenso•Dificuldade para a identificação de problemas•Possibilidade de colisão

Estrela •Maior tolerância a falahs•Facilidade de instação•Monitoramento centralizado

•Custo de instalação maior por requerer mais cabos

Redes de computadores: Classifi-cação quanto à abrangência

• LAN (Rede Local): rede que interliga vários computadores em um espaço pequeno (casa, prédio, etc)

• MAN (Rede Metropolitana): rede média. Estende-se por uma área metropolitana

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Estende-se por uma área metropolitana• WAN (Rede extensa): não tem limite de

extensão geográfica. Ex: internet

Exemplos de abrangência de redes

Exemplo Distância Localização

Data Flow 0,1m Placa de circuitoMultiprocessador 1m Sistema

LAN 10 m Sala100 m Prédio

100 m Prédio1 Km Campus

MAN 10 Km Cidade100 Km País

1.000 Km ContinenteWAN 10.000 Km Planeta

Abrangência das redes

Componentes de uma rede

• Estações de trabalho (clientes e servidores);

• Placas e cabos;• Protocolos.

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• Protocolos.

• São recursos que identificam um computador numa rede e devem ser atribuídos a todos computadores da rede

• Devem ser únicos• Os nomes e endereços podem ser:

Nomes e Endereços

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• Os nomes e endereços podem ser:– Restritos, quando restritos a uma LAN – Públicos: quando visíveis em uma WAN

• Ex: uma URL (google.com.br)

• Há dois tipos básicos de endereços:– Endereço físico ou endereço MAC

– Endereço lógicoInformática Básica –

Internet53

Endereço físico

– Endereço físico ou endereço MAC: endereço do dispositivo de rede (hardware), com 48 bits.

– Já vem pré-determinado no hardware, pelo fabricanteExemplo: endereço físico da placa de rede

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– Exemplo: endereço físico da placa de rede

Informática Básica –

Internet54

00:1B:5E:00:02:2A

Endereço lógico

• Endereço lógico: endereço numérico ou literal associado a um endereço físico e que normalmente usamos para acessar um micro na rede

• Pode ser fixo ou automático (DHCP)

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• Pode ser fixo ou automático (DHCP)• O nome do computador é um endereço lógico• Exemplos:

– Endereços IP: 192.168.0.1 ; 200.249.72.201

– URL: google.com.br

– Nomes: MICRO_MAURO; CONTABILIDADE; LAB01

Internet55

Nomes e endereços lógicos em uma rede local

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Internet56

Pacote

• Pequena unidade de informação que é transmitida pela rede.

• Qualquer mensagem (e-mail, páginas, arquivos) que é transmitida pela rede é enviada, na verdade, dividida em pequenos pedaços,

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verdade, dividida em pequenos pedaços, chamados pacotes.

Internet57

Protocolos

• Ferramentas (softwares) que são ativados de acordo com a forma de utilização da rede– Rodam como processos do sistema operacional

• Exemplos:

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– TCP/IP– DHCP– DNS

Internet58

Protocolos TCP/IP e DHCP

• TCP/IP: família de protocolos mais usada nas redes locais e internet– TCP: trata do transporte– IP: trata dos endereços

• DHCP: atribui endereços IP’s automaticamente

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• DHCP: atribui endereços IP’s automaticamente para computadores na rede, evitando atribuição manual– OBS: Alguns computadores têm endereço fixo, por

oferecerem serviços públicos na rede (servidores)

Internet59

DNS (Servidor de nomes)

• DNS (Domain Name Server) é um protocolo ou serviço (programa) que roda em um servidor de internet e converte nomes de domínios em endereços IP e vice-versa:

Nome de domínio Endereço IP

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• Exercício prático: entre no prompt de comando e digite “ping” seguindo de espaço, um nome de domínio e <enter>. Ex:– ping hotmail.com

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Nome de domínio Endereço IP

Hotmail.com 65.55.72.135

Orkut.com 74.125.45.85

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Meios de transmissão

• Com cabeamento– Cabo coaxial

– Cabo par trançado

– Fibra ótica

– Rede elétrica (PLC)

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• Sem cabeamento (wireless)– Infravermelho

– Bluetooth

– Wi-fi

– Rádio

– Rede de telefonia celular (2G/3G/4G)

– Microondas (via satélite)Informática Básica –

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Cabo coaxial

• Cabo similar aos de antena (núcleo e malha de blindagem)

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– Raramente usado atualmente• Desvantagens: mal contato, rigidez, custo

– Velocidade máxima: 10 Mbits– Comprimento máximo: 500m

Internet63

Cabo coaxial

Conbector BNC

Cabo par trançado

• 4 pares de fios de cobre trançados entre si, com ou sem blindagem metálica

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– Mais usados atualmente e de baixo custo– Velocidade máxima: 100 a 1.000 Mbps– Comprimento máximo: 100m

Internet64

Cabo par trançado Cabo par trançado c/ conector RJ-45

Fibra ótica

• Usam o fenômeno da refração interna total para transmitir feixes de luz a longa distância

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– Sinal ótico gerado por laser ou LEDs– Imune a interferência eletromagnética– Velocidade máxima: 10 Gbits – Distância: 300m até 80Km

Internet65

Fibra ótica

Conexão pela rede elétrica (PLC)

• Transmissão de dados via rede elétrica (PLC=Power Line Communication)

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– Vantagens: Alcance amplo e altas taxas de transmissão

– Desvantagens: Necessita regulamentação, gera interferência e é prejudicada em rede elétrica com ruído

Internet66

Rede PLC Placa PLC

Redes sem fio

• Utilizam radiação eletromagnética:– Ondas de rádio– Microondas– Infravermelho

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• Aparelhos são controlados por órgão (ANATEL)

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Espectro eletromagnético

Infravermelho

• Padrão irDA

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– Velocidade: até 4Mbits– Distância: até 4,5m– É preciso visão direta entre transmissor e receptor– Está sendo substituída pelo Bluetooth

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Adapcator irDA USB

Bluetooth

• Usa frequências de rádio de curso alcance

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– Baixa taxa de transmissão e custo– Usado em redes pessoais sem fio e dispositivos como

celulares, fones de ouvido, mouses, teclados, etc.– Velocidade: 1Mbps a 480Mbps

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Adaptatores bluetooth USB

Wi-fi / Wireless

• Usa faixas de ondas de rádio em ambientes limitados

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– Alcance: 50 a 500m2 omnidirecional ou direcional– Velocidades: 54Mbps a 300Mbps– Problemas: vidro, água e paredes diminuem o alcance

Internet70

Reteador wireless ouPonto de aceso

Placa de rede sem fio Adaptador wireless USB

Conexão via rádio

• Variação do wireless para longas distâncias, com uso de antenas direcionais

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– Boas taxas de custo e velocidade, divididos por vários usuários

– Desvantagem: interferência de fenômenos meteorológicos e obstáculos

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Telefonia móvel

• Usa a infra-estrutura da rede de telefonia celular• Vantagens: tecnologia existente, implementada

e em funcionamento• Desvantagens: Alto custo de implementação

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• Padrões (gerações da telefonia celular):

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Geração Tecnologias Sinal Velocidade

1G AMPS (em desuso) Analógico -

2G TDMA, CDMA, GSM Digital

2,5G GPRS, EDGA Digital 30-150Kbps

3G HSDPA, UMTS(WCDMA) Digital 144K-2Mbps

Microondas

• Usa ondas eletromagnéticas de longo alcance (a partir de 50Km) para transmitir sinais– Visibilidade direta (antena

parabólica)

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– Tropodifusão: sinal refletido na troposfera para alcançar o destino

– Via satélite: sinal enviado a satélite em órbita e depois reenviado ao destino

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Dispositivos de rede

• Placas ou adaptadores de rede– com fio/sem fio, interno/externo (USB)

• Cabos e conectores• Hubs e switches

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• Hubs e switches• Roteadores• MODEMs• Antenas

Internet74

redes 1 introducao historico conceitos

Technology

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