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Fundamentos de RedeArquitetura de Rede
Caractere Representação Binária
A 01000001
B 01000001
C 01000011
D 01000100
E 01000101
F 01000110
G 01000111
1 bit é a menor unidade de informação no sistema computacional
1 Caractere = 8 bits
Computadores trabalham com linguagem binária.
Seres humanos utilizam o sistema numérico decimal.
Necessidade de conversão dos números binários para números decimais e vice-versa.
Tomemos como exemplo o numero 156:
156 /20 78 /2
0 39 /21 19 /2
1 9 /21 4 /2
0 2 /20 1
10011100 = 156
• Encadeamento de divisões por 2• Simples• Fácil entendimento
Os números binários podem ser convertidos em números decimais multiplicando os dígitos binários pelo número base do sistema, o qual é Base 2, e elevando-os ao expoente da sua posição.
Como exemplo, utilizaremos a representação binária 01110000
0 x 20 = 0 0 x 21 = 0 0 x 22 = 0 0 x 23 = 0
1 x 24 = 16 1 x 25 = 32 1 x 26 = 640 x 27 = 0 +__________ = 112
Podemos definir o conceito de rede como sendo
um agrupamento de entidades que se
comunicam, trocam e compartilham informações
entre si.
Redes de computadores seria o agrupamento de
ativos (computadores, comutadores, roteadores, entre
outros) que utilizam regras de comunicação
(protocolos) para o compartilhamento de informações
e recursos entre si.
Compartilhamento de informações
Compartilhamento de hardware e software
Administraçãoe suporte
centralizados
Banco de Banco de dadosdados
Computador cliente
Servidores de serviços Servidores de serviços de diretóriode diretório
Servidores de Servidores de emailsemailsServidores de Servidores de
banco de dadosbanco de dados
Banco de Banco de dadosdados
Servidores de faxServidores de fax
Serviços de arquivos Serviços de arquivos e impressãoe impressão
Ponto a Ponto
Cliente Servidor
Rede LocalLAN
Rede de Longa Distancia
(MAN, WAN)
Receber dados e convertê-los em sinais elétricos Receber sinais elétricos e convertê-los em dados Determinar se os dados recebidos são de um
computador em particular Controlar o fluxo de dados pelo cabo
Tipos de cabosTipos de cabosTipos de cabosTipos de cabos
Fibra ótica
Coaxial ThinNetThickNet10Base2, 10Base5
Par trançadoSem blindagem (UTP)Blindado (STP)10BaseT
Uso: ping [-t] [-a] [-n count] [-l size] [-f] [-i TTL] [-v TOS] [-r count] [-s count] [[-j host-list] | [-k host-list]] [-w timeout] [-R] [-S srcaddr] [-4] [-6] target_name
Terminador
SegmentoSegmentoTerminado
r
Concentrador
BarramentoEstrela-barramento
Estrela-anel
CaracterísticasCaracterísticasCaracterísticasCaracterísticas DescriçãoDescriçãoDescriçãoDescrição
Método de acessoMétodo de acesso CSMA/CD (carrier sense multiple access / carrier detectec)CSMA/CD (carrier sense multiple access / carrier detectec)
Velocidade de transferênciaVelocidade de transferência
Ethernet – 10 MbpsFast Ethernet – 100 MbpsGiga Ethernet – 1 Gbps (1000 Mbps)
Ethernet – 10 MbpsFast Ethernet – 100 MbpsGiga Ethernet – 1 Gbps (1000 Mbps)
Detectar o sinalTransmite sinal Colisão detectada
Difusão ponto a ponto(Unicast)
Difusão(Broadcast)
Difusão Seletiva(Multicast)
Transmite dados para todos os computadores
conectados
Repetidor
Transmite dados para todos os computadores conectados em
uma topologia em estrela
Concentrador
Ponte
Comutador
Roteador
RoteadorRoteador
Roteador
Cliente deacesso remotoCliente de
acesso remoto
Cliente deacesso remoto
VPN do Windows 2000 Server
Intranet da corporação
InternetInternet
EncapsulamentoEncapsulamento
Acesso remoto dial-up
VPN
Bridge Switch Concentrador FDDI
Roteador HUB Gateway
Protocolos abertos InternetInternet
TCP/IP
Protocolos específicos de fornecedores
IPX/SPX
Largura de banda é definida como a quantidade de
informações que flui através da conexão de rede
durante de um certo período de tempo.
Porque a largura de banda é importante?
• A largura de banda é limitada;
• Não é grátis;
• Os requisitos por largura de banda estão
crescendo;
• Item crítico ao desempenho da rede;
Unidade de largura de banda’
Abreviação
Equivalência
Bits por segundo Bps 1 bps = Unidade fundamental de largura de banda
Kilobits por segundo kbps 1 kbps = 1.000 bps
Megabits por segundo
Mbps 1 mbps = 1.000 kbps = 1.000.000 bps
Gigabits por segundo Gbps 1 gbps = 1.000 mbps = 1.000.000.000 bps
Terabits por segundo Tbps 1 tbps = 1.000 gbps = 1.000.000.000.000 bps
O throughput se refere à largura de banda real medida, em uma hora do dia específica, usando específicas rotas de Internet, e durante a transmissão de um conjunto específico de dados na rede. Infelizmente, por muitas razões, o throughput é muito menor que a largura de banda digital máxima possível do meio que está sendo usado.
Throughput ≤ largura de banda de um meio
Conceito de Camadas
O conceito de camadas é usado para descrever
como ocorre a comunicação de um computador
para outro. Ele ajuda na descrição dos detalhes
do processo de fluxo.
A camada N deve interagir com a camada N em
outro computador para implementar, com sucesso,
suas funções.
Nos primeiros anos em que as redes se tornaram um meio
importante e imprescindível, começaram os problemas de
interoperabilidade entre as redes, pois cada fabricante
desenvolvia seus próprios modelos de redes e protocolos e
a comunicação entre elas estava se tornando um grande
problema.
Para tratar dos problemas de incompatibilidade entre as
redes, a International Organization for Standardization (ISO)
realizou uma pesquisa nos modelos de redes a fim de
encontrar um conjunto de regras aplicáveis a todas as
redes. Com o resultado desta pesquisa, a ISO criou um
modelo de rede que ajuda os fabricantes na criação de
redes que são compatíveis com outras redes.
Camada de AplicaçãoCamada de AplicaçãoCamada de AplicaçãoCamada de Aplicação
Camada de apresentaçãoCamada de apresentaçãoCamada de apresentaçãoCamada de apresentação
Camada de sessãoCamada de sessãoCamada de sessãoCamada de sessão
Camada de transporteCamada de transporteCamada de transporteCamada de transporte
Camada de redeCamada de redeCamada de redeCamada de rede
Camada de link de dadosCamada de link de dadosCamada de link de dadosCamada de link de dados
Camada físicaCamada físicaCamada físicaCamada física
• Reduz a complexidade;
• Padroniza as interfaces;
• Facilita o desenvolvimento;
• Interoperabilidade;
• Simplifica o ensino.
O modelo de referência OSI é o modelo fundamental para
comunicações em rede.
É consideram a melhor ferramenta disponível para
ensinar às pessoas a enviar e receber dados através de
uma rede.
Camada de AplicaçãoCamada de AplicaçãoCamada de AplicaçãoCamada de Aplicação
Uma aplicação que se comunica com outros
computadores está implementando os conceitos de
camada de aplicação OSI. A camada de aplicação
destina-se aos serviços de comunicação para
aplicativos.
• Telnet;
• HTTP;
• SMTP;
Camada de apresentaçãoCamada de apresentaçãoCamada de apresentaçãoCamada de apresentação
A principal finalidade dessa camada é definir em que
formato os dados serão apresentados.
• ASCII;
• EBCDIC;
• Criptografia;
• JPEG;
Camada de sessãoCamada de sessãoCamada de sessãoCamada de sessão
A camada de sessão define como iniciar, controlar e
finalizar conversações (sessões) entre as entidades.
• RPC;
• SQL;
• NFS;
Camada de transporteCamada de transporteCamada de transporteCamada de transporte
A camada de transporte inclui a opção de se
escolher protocolos que oferecem ou não a
recuperação de erros.
• TCP;
• UDP;
• SPX.
Camada de redeCamada de redeCamada de redeCamada de rede
Esta camada define a entrega fim a fim de pacotes.
Utiliza o endereçamento lógico e é responsável pela
determinação do melhor caminho para a entrega do
pacote.
• IP;
• IPX;
• O roteador opera nessa camada;
Camada de link de dadosCamada de link de dadosCamada de link de dadosCamada de link de dados
Responsável pela transmissão e recepção
(delimitação) de quadros e pelo controle de fluxo.
Estabelece um protocolo de comunicação entre
sistemas diretamente conectados. O endereçamento é
físico, embutido na interface de rede.
• Frame Relay;
• Ethernet;
• A Bridge e o Switch operam nessa camada.
Camada físicaCamada físicaCamada físicaCamada física
A camada física está diretamente ligada ao
equipamento de cabeamento ou outro canal de
comunicação e é aquela que se comunica
diretamente com o controlador da interface de rede.
• RJ45;
• EIA/TIA-232
• O repetidor e o HUB operam nessa camada
Representa os bits que abrangem os headers e
os trailers para tal camada, bem como os dados
encapsulados. Por exemplo, um pacote IP é um
PDU que inclui o header de IP e qualquer dado
encapsulado.
Para que os pacotes de dados trafeguem de uma
origem até um destino, através de uma rede, é
importante que todos os dispositivos da rede usem a
mesma linguagem, ou protocolo.
Um protocolo é um conjunto de regras que tornam
mais eficiente a comunicação em uma rede.
Para fazer parte da Internet, além do endereço MAC físico, cada
computador precisa de um endereço IP exclusivo, às vezes
chamado de endereço lógico. Há vários métodos para atribuir
um endereço IP a um dispositivo. Alguns dispositivos têm
sempre um endereço estático, enquanto outros têm um
endereço temporário atribuído a eles toda vez que se conectam
à rede. Quando é necessário um endereço IP atribuído
dinamicamente, o dispositivo pode obtê-lo por meio de vários
métodos.
O Transmission Control Protocol/Internet Protocol
(TCP/IP) é um conjunto de protocolos ou regras
desenvolvidas para a cooperação entre computadores
para que compartilhem recursos através de uma rede.
O Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD) criou o
modelo de referência TCP/IP porque queria uma rede que
pudesse sobreviver a qualquer condições.
A camada de aplicação do modelo TCP/IP trata de
protocolos de alto nível, questões de representação,
codificação e controle de diálogos.
A camada de transporte oferece serviços de transporte
desde o host de origem até o host de destino. Ela forma
uma conexão lógica entre dois pontos da rede, o host
emissor e o host receptor.
A finalidade da camada de Internet é escolher o melhor
caminho para os pacotes viajarem através da rede. O
principal protocolo que funciona nessa camada é o IP
(Internet Protocol).
A camada de acesso à rede é a camada que cuida de todas
as questões necessárias para que um pacote IP estabeleça
efetivamente um link físico com os meios físicos da rede.
• Ambos são divididos em camadas .
• A camada de transporte do TCP/IP ao utilizar o
protocolo UDP.
• Ambos são divididos em camadas de transporte e
de rede equivalentes.
• A tecnologia de comutação de pacotes (e não de
comutação de circuitos) é presumida por ambos.
• Os profissionais de rede precisam conhecer ambos
os modelos.
• O TCP/IP combina as camadas de apresentação e
de sessão dentro da sua camada de aplicação.
• O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do
modelo OSI em uma única camada.
• O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos
camadas.
• A camada de transporte do TCP/IP, que utiliza o
UDP, nem sempre garante a entrega confiável dos
pacotes, ao contrário da camada de transporte do modelo
OSI.
Para que dois sistemas quaisquer comuniquem-se, eles
precisam ser capazes de se identificar e localizar um ao
outro.
Cada computador em uma rede TCP/IP deve receber
um identificador exclusivo, ou endereço IP. Esse
endereço, operando na camada 3, permite que um
computador localize outro computador na rede.
Um endereço IP é uma seqüência de 32 bits de 1s e 0s.
Para facilitar a utilização do endereço IP, geralmente ele é
escrito como quatro números decimais separados por
pontos. Por exemplo, o endereço IP de um computador é
192.168.1.2. Outro computador pode ter o endereço
128.10.2.1. Essa maneira de escrever o endereço é
chamada de formato decimal pontuado.
192.168.1.2
Para acomodar redes de diferentes tamanhos e ajudar na
classificação dessas redes, os endereços IP são divididos em
grupos chamados classes. Cada endereço IP é dividido em
uma parte da rede e uma parte do host.
O endereço de classe A foi criado para suportar redes
extremamente grandes, com mais de 16 milhões de
endereços de host disponíveis.
Classe
1º Octeto
Rede
Host
A 1-126 N H.H.H
O endereço classe B foi criado para dar conta das
necessidades de redes de porte médio a grande.
Classe
1º Octeto
Rede
Host
B 128-192 N.N H.H
Das classes de endereços originais, o espaço de endereços
de classe C é o mais usado. Esse espaço de endereços
tinha como objetivo suportar redes pequenas com no
máximo 254 hosts.
Classe
1º Octeto
Rede Host
C 192-223 N.N.N H
O endereço classe D foi criado para permitir multicasting
em um endereço IP. Um endereço de multicast é um
endereço de rede exclusivo que direciona os pacotes com
esse endereço de destino para grupos predefinidos de
endereços IP.
Classe
1º Octeto
D 224-239
Também foi definido um endereço classe E. Entretanto, a
IETF (Internet Engineering Task Force) reserva esses
endereços para suas próprias pesquisas. Dessa forma,
nenhum endereço classe E foi liberado para uso na
Internet.
Classe
1º Octeto
E 240-254
• Os endereços IP públicos são exclusivos.
• Nunca pode haver mais de uma máquina que se
conecte a uma rede pública com o mesmo endereço IP
• Os endereços IP públicos precisam ser obtidos de
um provedor de serviços de Internet ou através de registro
a um certo custo.
• Devido ao crescimento da Internet, os endereços IP
estão se tornando escassos.
Classe
Intervalo de endereços Internos
A 10.0.0.0 até 10.255.255.255
B 172.16.0.0 até 172.31.255.255
C 192.168.0.0 até 192.168.255.255
O RFC 1918 reserva três blocos de endereços IP para uso
interno e privado. Esses três blocos consistem de um
endereço de classe A, um intervalo de endereços de classe B
e um intervalo de endereços de classe C. Os endereços dentro
desses intervalos não são roteados no backbone da Internet.
Os roteadores da Internet descartam imediatamente os
endereços privados.
Existem duas formas básicas de se distribuir um endereço
IP para uma estação, são eles:
• Atribuição Manual;
• Atribuição Automática;
• Funciona bem em redes pequenas, que mudam pouco;
• Administrador do sistema atribui e rastreia manualmente
os endereços IP de cada computador, impressora ou servidor da
intranet;
• Gerenciamento complicado;
O DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) permite que
um host obtenha um endereço IP dinamicamente sem que o
administrador da rede tenha que configurar um perfil
individual para cada dispositivo. Tudo o que é necessário ao
usar o DHCP é um intervalo de endereços IP definido IP em
um servidor DHCP.
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