1

No entanto, os utilizadores queriam comunicar uns com os

outros, mesmo que não tivessem máquinas do mesmo

fabricante…

No início das redes de computadores, tudo era

um caos…

Cada fabricante tinha

as suas tecnologias, topologias, protocolos, …

Modelo OSI

No final da década de 70, por iniciativa da ISO (InternationalStandards Organization), optou-se por criar modelos baseados emcamadas.

Através de um conjunto de normas, criou-se um modelo dacomunicação entre sistemas chamado Modelo OSI (Open SystemsInterconnection) – que se pode traduzir por Interligação deSistemas Abertos.

Este modelo foi definido como padrão.

39

2

Modelo OSI

Em que consiste? Está dividido em 7 camadas…

Conjunto de protocolosabertos (normas quepodem ser adotadaslivremente) para o fabricode equipamentos edesenvolvimento desoftware, destinados afuncionar em redes decomputadores.

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

40

TRANSMISSÃO RECEPÇÃO

As camadas têm funções independentes mas garantem a entrega da

informação à camada seguinte num formato que esta seja capaz de interpretar.

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

Encapsul amento

De s enc aps u l ament o

3

Modelo OSI – camada 1 – Física

Converte os bits provenientes dacamada 2 em sinais de tensão,corrente, ondas electromagnéticas ouóticos .

Responsável pela alteração dos sinaiscom a finalidade de seremtransportados pelo meio físico (entreemissor e recetor).

Os componentes que fazem partedesta camada são os cabos, fichas,repetidores e hubs.

42

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

Modelo OSI – camada 2 – Ligação de dados

Responsável pela activação,desactivação e manutenção de umaligação de dados.

Exerce controlo de fluxo e de erros eainda o encapsulamento de dados emtramas de transmissão.

Dividida em 2 sub-camadas:

LLC: que realiza o controlo lógica daligação como controlo de erros e fluxo

MAC: que realiza o controlo de acessoao meio.

43

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

4

Modelo OSI – camada 3 - Rede

Responsável pela transferência deinformação.

Opera basicamente com endereços derede IP.

Estabelece, com base nos endereçosde rede IP dos pacotes das mensagens,um caminho, através dos nós da redeou da interligação de redes, para opercurso das mensagens até ao seudestino.

44

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

Modelo OSI – camada 4 - Transporte

Responsável pela transferência deinformação.

Separa as camadas responsáveis pelomeio físico (camada 1, 2 e 3) das quetratam da aplicação (camada 5, 6, e 7).

Poderá realizar controlo de erros econtrolo de fluxo de informaçãotransmitida e recebida, por forma aque os pacotes das mensagens sejamentregues corretamente.

45

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

5

Modelo OSI – camada 5 - Sessão

Estabelece, mantém e coordena ointercâmbio de dados entre o emissore o recetor (modo simplex, half-duplexou full-duplex) durante uma sessão decomunicação e pelo restabelecimentoautomático de ligações.

46

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

Modelo OSI – camada 6 - Apresentação

Camada responsável pela interacçãoentre as camadas 5 e 7.

Contribui para a codificação edescodificação dos dados ao nível doseu formato visual.

Procede à conversão de formatosentre sistemas diferentes.

47

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

6

Modelo OSI – camada 7 - Aplicação

Responsável pela interface entre oprotocolo de comunicação e aaplicação utilizada pela rede.

Estabelece um interface entre osoftware de aplicação do utilizador eas camadas inferiores.

São exemplos dessas aplicações ocorreio electrónico e a transferência deficheiros.

48

7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Ligação de Dados

1. Física

OSI e

com

un

icação p

or carta

7

Acesso

a um

a págin

a web

1. Camada de aplicação: o browser (aplicação) serve de interface para apresentação dainformação ao utilizador. Para este pedido (cliente → servidor), foi usado oprotocolo HTTP.

2. O formato dos dados é tratado na camada de apresentação. Os formatostradicionais da Web incluem HTML, XML, PHP, GIF, JPG, etc. Adicionalmente sãousados mecanismos de encriptação e compressão para a apresentação dainformação.

3. Na camada de sessão é estabelecida a sessão entre o computador cliente (ondeestamos a fazer pedido via browser) e o servidor web (que aloja a páginarequisitada).

4. O protocolo TCP fornece garantia na entrega de todos os pacotes entre um PCemissor e um PC recetor (neste caso, a entrega de toda a informação da página webdo servidor para o cliente). Isso é uma funcionalidade da camada de transporte.

5. Tanto o PC cliente como servidor possuem um endereço lógico (endereço IP nestecaso). Isso é uma funcionalidade da camada de rede. Adicionalmente os routersdeterminam qual o melhor caminho para que os pacotes possam fluir(encaminhamento) entre cliente e servidor web.

6. O endereço IP (endereço lógico) é então “traduzido” para o endereço físico(endereço MAC da placa de rede). Isto é funcionalidade da camada da dados.

7. Cabos de cobre, fibra óptica, placas de rede, hubs e outros dispositivos, ajudam naligação física entre o cliente e o servidor que acontece na camada física.

51

Mais usado nas redes locais.

Devido à utilização deste protocolo na Internet todos os fabricantesde SO o suportam.

Vantagem: possibilidade de os dados poderem seguir várioscaminhos distintos até ao seu destinatário, independentemente dotamanho da rede.

TCP/IP é um conjunto de protocolos no qual os mais conhecidossão o:

TCP (Transmission Control Protocol).

IP (Internet Protocol).

51

Modelo TCP/IP

8

Modelo TCP/IP

Conjunto de protocolos decomunicação que permite que ospacotes das mensagens sejamtransmitidos corretamente de umcomputador para outro através daInternet.

Subdivide o processo global dacomunicação em 4 camadas, cadauma com determinadas funçõesespecíficas.

52

4. Aplicação

3. Transporte

2. Internet

1. Rede

52

Modelo TCP/IP – Rede

Camada que corresponde àscamadas 1 e 2 do modelo OSI.

Recebe os datagramas vindos dacamada 2 e envia-os em forma dequadros através da rede.

5353

4. Aplicação

3. Transporte

2. Internet

1. Rede

9

Modelo TCP/IP – Internet

Corresponde à camada de rede domodelo OSI.

Onde se situa o protocolo IP, ICMP,ARP e RARP.

Na transmissão de dados, ospacotes recebidos pela camada TCPsão divididos em datagramas eenviados para a camada 1.

Responsável pelo routing depacotes, isto é, adiciona aosdatagramas informações referentesao caminho a percorrer na rede.

5454

4. Aplicação

3. Transporte

2. Internet

1. Rede

Modelo TCP/IP – Internet55

Endereço do computador

emissor + Endereço do computador

receptor

55

10

Modelo TCP/IP – Transporte

Equivale à camada de transporte domodelo OSI.

Responsável pela transformação damensagem proveniente da camadade aplicação em segmentos e porenviá-los para a camada deInternet.

Opera o protocolo TCP e UDP.

No TCP existe sempre confirmaçãoda chegada ao destino de todos ossegmentos enviados.

5656

4. Aplicação

3. Transporte

2. Internet

1. Rede

Modelo TCP/IP – Transporte - TCP57

Sucesso!

OK

Internet

57

11

Modelo TCP/IP – Transporte - TCP58

Detectou erros!

Retransmite a mensagem

Internet

58

Modelo TCP/IP – Aplicação

Corresponde às camadas 5, 6 e 7 domodelo OSI.

Faz comunicação entre as aplicaçõese o protocolo de transporte.

Permite que os programascomuniquem através da redeInternet com outros programas.

5959

4. Aplicação

3. Transporte

2. Internet

1. Rede

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Modelo TCP/IP – Aplicação60

Protocolos que operam nesta camada:

SMTP (Simple Mail transfer Protocol), protocolo paraenviar mensagens de e-mail entre utilizadores daInternet.

DNS (Domain Name System), consiste num serviçoonde são armazenadas ligações entre endereço IP edomínios. Permite identificar máquinas atravésnomes em vez de IP.

HTTP (Hypertext Transfer Protocol), protocolo dacamada de aplicação do modelo OSI utilizado paratransferência da dados na WWW.

FTP (File Transfer Protocol), protocolo detransferência de ficheiros na Internet.

60

Modelo TCP/IP – Aplicação61

A camada de aplicação comunica com a camada de transporteatravés de uma porta. As portas são numeradas e as aplicações-padrão usam sempre a mesma porta.

Exemplo: o protocolo SMTP utiliza sempre a porta 25, o HTTP aporta 80 e o FTP as portas 20 (para transmissão de dados) e 21(para transmissão de informação de controlo).

Programa de e-mail Browser WWW Programa de FTP

SMTP HTTP FTP

TCP

Porta 80Porta 25 Porta 20 Porta 21

Camada de

aplicação

Camada de

transporte

61

13

A camada do modelo OSI é a camada física. Neste ponto sãoanalisados os componentes designados os meios de transmissão(cabos e ar), as fichas, transceivers e os repetidores.

Componentes da camada 1 - modelo OSI62

63

Numa rede informática há a necessidade de se transmitir e receberdados entre computadores ou outro tipo de equipamentoinformático e, para que isto seja possível, tem de existir algo ondecirculem esses sinais, ou seja, tem de haver algum meio físico detransmissão de sinal.

63

O meio físico de transmissão, numa rede de computadores, é o canalde comunicação pelo qual os computadores enviam e recebeminformação.

Cablagem

14

Cablagem

Meios físicos de transmissão

Cabos

Elétricos

Pares entrelaçados

UTP

STP

Coaxiais

Coaxial fino

Coaxial grosso

Óticos Fibras óticas

Ondas

Infravermelhos

Ondas rádio

Laser

UMTS

Satélite

64

65

Podemos subdividir os cabos utilizados em redes em dois gruposprincipais:

Cabos elétricos - normalmente cabos de cobre (ou de um outromaterial condutor), que transmitem os dados através de sinaiselétricos.

Cabos óticos - cabos de fibra ótica, que transmitem a informaçãoatravés de sinais ópticos ou luminosos.

Os cabos elétricos mais utilizados em redes podem ser de doistipos:

Cabo de pares entrelaçados (twisted-pair cable).

Cabo coaxial (coaxial cable).

65

Cablagem

15

66

Os cabos de pares entrelaçados(Twisted-Pair) consistem em um ouvários pares de fios de cobreprotegidos por uma camada isolante.

Os dois fios de cada par são enroladosem torno um do outro, com o objetivode criar à sua volta um campoeletromagnético que reduz apossibilidade de interferências desinais externos.

66

Cablagem – cabos de par entrelaçado

Constituído por pares decondutores de cobreentrelaçados dois a doisrevestidos por um invólucroplástico.

Devido às grandes velocidadesdas redes, os cabos de categoriainferior a 5 já não são utilizadosem redes de computadores.

Constituição idêntica à do caboUTP, excetuando-se a inclusão deuma bainha metálica circular aenvolver todos os condutores.

Tem duas proteções contrainterferências eletromagnéticas.Uma delas deve-se ao facto deos condutores virem torcidos 2 a2; a outra pela existência daprotecção dada pela bainhametálica.

UTP (Unshielded Twisted-pair) - Cabode pares entrelaçados sem blindagem

STP (Shielded Twisted-pair) - Cabo depares entrelaçados blindado

67

Cablagem – cabos de par entrelaçado

16

Cablagem – cabo UTP e categorias

Categoria Aplicações

1Utilizado em linhas telefónicas; dois pares de condutores de cobreentrançados; largura de banda até 1 MHz.

2Velocidade de transmissão até 4 Mbps; quatro pares de condutoresentrelaçados; largura de banda acima dos 4 MHz.

3Velocidade de transmissão até 10 Mbps; quatro pares de condutores decobre entrelaçados; largura de banda acima dos 16 MHz.

4Velocidade de transmissão até 16 Mbps; quatro pares de condutores decobre entrelaçados; largura de banda acima dos 20 MHz.

5Velocidade de transmissão até 100 Mbps; quatro pares de condutores decobre entrelaçados; largura de banda acima dos 100 MHz.

5eVelocidade de transmissão até 1 Gbps; quatro pares de condutores decobre entrelaçados; largura de banda acima dos 100 MHz.

6Velocidade de transmissão até 1 Gbps; quatro pares de condutores decobre entrelaçados; largura de banda acima dos 200 MHz.

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UTP – categoria 5e

UTP – categoria 6UTP – categoria 5

UTP, categoria 5, com conector RJ-45

69

Cablagem – cabo UTP

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Cablagem – cabo de par entrelaçado

Devido à sua:

relativa simplicidade

baixo custo

boas características de transmissão

Estes cabos têm sido largamente utilizados quer em redes locais quer emredes alargadas.

70

Cablagem – cabo coaxial

Constituído por camadas concêntricas de condutores e isolantes:um núcleo de cobre relativamente espesso, envolto por umisolador, o qual por sua vez, é rodeado por uma rede metálica, e,por fim, tudo isso dentro de um invólucro externo de plástico ouPVC.

Caiu em desuso devido à baixa velocidade e ao seu custo.

São utilizados em aparelhos de televisão (para ligação à antena) ouem aparelhos de vídeo.

As camadas típicas de umcabo coaxial e um conectorBNC na extremidade docabo.

71

18

Velocidades de 10 Mbps.

Extensão máxima de segmentode rede de cerca de 185 metros.

Com este tipo de cabo asligações às placas de rede sãofeitas através de conectoresBNC.

Velocidades de 10 Mbps.

Extensão máxima de segmentode rede de cerca de 500 metros.

Com este tipo de cabo asligações às placas de rede nãosão feitas directamente, masatravés de dispositivos próprios -transceivers.

Thin Ethernet (thinnet ou 10base2) -Cabo coaxial fino

Thick Ethernet (thicknet ou 10base5) -Cabo coaxial grosso

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Cablagem – cabo coaxial

Os cabos coaxiais tem boas caraterísticas de transmissão:

grande resistência a interferências

taxas de transmissão razoáveis

alguma flexibilidade em termos de conexões

Foram durante algum tempo, bastante utilizados em LANs.

No entanto, recentemente as preferências têm-se deslocado para oscabos UTP, uma vez que estes proporcionam melhores taxas detransferência e (conjugados com hubs) maior flexibilidade de instalação emelhores condições de manutenção.

73

Cablagem – cabo coaxial

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Cablagem – fibra ótica

Constituído por um condutor de feixes luminosos, à base de sílica.

O cadding é um revestimento que possui um grau de refracçãodiferente do condutor da fibra de vidro, provocando reflexão dofeixe de luz, para que o sinal circule sempre dentro do núcleo docondutor óptico. O conjunto é envolto por um revestimentoexterno.

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Cablagem – fibra ótica

Dois tipos de FO:

Multimodo – vários comprimentos de onda a percorrer a mesma fibra,tecnologia mais barata (que a monomodo), maior diâmetro e percorredistâncias mais curtas que as FO monomodo.

Monomodo – apenas um comprimento de onda a percorrer a fibra,tecnologia mais dispendiosa e mais difícil de instalar devido ao seumenor diâmetro. Percorre distâncias mais longas que as FO multimodo.

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20

Cablagem – fibra ótica

Neste tipo de meio as velocidades de transmissão são elevadas,devido os seguintes factores:

As perdas de sinal ao longo de um condutor ótico são muito inferioresàs de um cabo elétrico.

A quantidade de sinais transmitidos é muito superior à dos cabos UTP.As transmissões estão na ordem dos Tbps.

Os cabos são de uma espessura mais fina e são mais leves que os decobre.

Completa imunidade a interferências eletromagnéticas.

As características das FO fazem com que estas sejam consideradas como omeio de transmissão mais adequado para os sistemas de comunicação maisexigentes, uma vez que permitem efectuar um elevado número detransmissões em simultâneo, com elevadas taxas e grande fiabilidade.

76

Cablagem – fibra ótica

Apesar das vantagens, a sua aplicação em redes locais não tem tidoa evolução prevista devido aos seguintes pontos:

O custo dos cabos óticos.

O custo dos acessórios de ligação.

O custo da mão de obra na instalação.

A evolução dos cabos UTP, que cada vez mais suportam velocidades detransmissão mais elevadas, satisfazendo ainda a maioria das aplicaçõesneste tipo de rede.

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21

Transmissão sem fios

Cada vez mais utilizada.

Devido à facilidade com que se instala e se pode mudar de local,confere-lhe uma caraterística única: flexibilidade.

É de realçar a maior imunidade ao ruído, a maior segurança, bemcomo os custos de manutenção mais baixos relativamente ao usode cabos.

Existem diversos tipos de rede sem fios:

Infravermelho.

Ondas rádio.

Laser.

UMTS.

Satélite.

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Transmissão sem fios - Infravermelhos

O comprimento de onda da radiação infravermelho não lhe permiteatravessar a maior parte dos objetos (paredes, metal,…), aocontrário, por exemplo, das ondas rádio.

Desta forma, não é possível ter objetos a obstruir a linha de visãoentre o emissor e o recetor que no máximo podem estardistanciados de 30 m.

Esta tecnologia é bastante utilizada em comandos de TV e em ratose teclados sem fios.

79

As LAN baseadas em infravermelhos podem atingir velocidade daordem dos 10 Mbps, contudo, são mais dispendiosas e maissuscetíveis a erros do que as baseadas em cabos.

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Transmissão sem fios – Ondas rádio

As tecnologias de comunicação que utilizam a frequência rádio sãoo Bluetooth (802.15) e o Wi-Fi (802.11).

Estas trabalham na gama de frequências dos 900 MHz – 2,4 GHz - 5GHz (espectro não licenciado).

A tecnologia Bluetooth tem um alcance significativamente que oWi-Fi, dependendo da classe a que pertence:

Classe 1 tem ≈ 100 m.

Classe 2 tem ≈ 10 m.

Classe 3 tem ≈ 1 m.

As velocidades de transmissão do Bluetooth também são maisbaixas que os do Wi-Fi.

80

Transmissão sem fios – Ondas rádio

O Wi-Fi só pode ser usado como rede local enquanto o Bluetoothserve para interligar equipamentos como PDA’s, impressoras,telemóveis,…

A constituição de redes baseadas em ondas de rádio implica ainstalação de antenas ou dispositivos de emissão e recepção(transceivers: transmiters + receivers). A partir de certas distâncias,torna-se mesmo necessária a instalação de retransmissores.

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23

Transmissão sem fios – Laser

Usa-se para comunicações ponto a ponto onde o emissor e oreceptor têm de apresentar uma linha de visão entre si. O laserfunciona como uma linha imaginária entre o emissor e o receptorconstituída por luz.

São muito suscetíveis a qualquer obstáculo ou a condiçõesclimatéricas adversas.

Tem uma boa largura de banda (até 2,5 Gbps) e um alcance médiode 10 km.

Esta tecnologia é muito utilizada, como alternativa às ondaseletromagnéticas.

Vantagem: não está sujeito a interferências electromagnéticas (ruídos) e a segurança é elevada.

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Transmissão sem fios – UMTS

Tecnologia de terceira geração (3G) dos telemóveis.

Da mesma forma foi criada a ISO nos anos 80 para uniformizar ascomunicações através das redes, as grandes organizações mundiaisstandards procuram uniformizar as redes móveis, com o protocolodenominado de HSDPA (High-Speed Downlink Packect Access),também chamado de 3,5 G onde é possível obter altas velocidadesde transmissão de dados (3,6 Mbps e 7 Mbps).

Prevê-se num futuro próximo chegarem a atingir os 14 Mbps.

83

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Transmissão sem fios – Satélite

Utilizam-se em redes WAN e a comunicação é feita entre antenasparabólicas, dispositivos de transmissão e recepção capazes deefectuar:

os uplinks: as emissões da Terra para o satélite;

os downlinks: as recepções do satélite para a Terra

Os satélites de comunicações são geralmente geostacionários eencontram-se sobre o equador terrestre a uma altura de 35 786 km.

São utilizadas em comunicações intercontinentais ou abrangendograndes distâncias geográficas e, normalmente, suportam umalargura de banda elevada (na ordem dos 500 MHz), embora estejamsujeitas a atrasos devido às grandes distâncias percorridas.

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Transmissão sem fios - Antenas

As antenas são dos componentes mais importantes de uma redesem fios.

São responsáveis por irradiar o sinal dentro de certos limites, achamada de zona de cobertura ou alcance.

Existem dois tipos de antenas:

Direcionais – irradiam o sinal numa direcção (antena de TV).

Omnidirecionais – irradiam igualmente em todas as direcções (antenaWi-Fi).

85

25

Fichas

As fichas utilizadas dependem do tipo de cabo instalado.

Cabos coaxiais – utilizam-se fichas BNC.

Cabos de par entrançados – utilizam-se fichas RJ-45 para Ethernet eRJ-11 para cabo de telefone.

Em redes locais, as fichas mais utilizadas são as RJ-45, tanto emcabos UTP como STP. A diferença das fichas nos dois casos resideapenas no facto dos cabos STP necessitarem de uma ficha metálica(para ligar a malha que envolve os pares) em vez de plástica.

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