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Redes de ComputadoresConceitos Básicos

Prof. Luís Rodrigolrodrigo@lncc.br

http://lrodrigo.lncc.br2012/1 - 2012.02.23

Conteúdo ProgramáticoUNIDADE 1: Contexto e aspectos gerais de redes de computadores

1.1 - O que é a Internet?1.2 - Sistemas finais, clientes e servidores.1.3 - Serviços orientados e não orientados à conexão.1.4 - Comutação por Circuitos e por Pacotes. Multiplexação.1.5 - As Camadas de Protocolos: Modelo OSI e TCP/IP.1.6 - ISPs e backbones da Internet

UNIDADE 2: Camada física2.1 - Conceitos Básicos - redes de acesso

2.1.1 - Taxa de transmissão2.1.2 - Atraso e Perda em Redes

2.2 - Principais meios físicos de transmissão2.2.1 - Par trançado2.2.2 - Cabo coaxial2.2.3 - Fibra ótica2.2.4 - Rádio celular e satélite

2.3 - Interface com o meio físico (placas de rede, modems, rádio)

Conteúdo Programático

UNIDADE 3: Camada de enlace de dados3.1 - Funções da camada de enlace de dados3.2 - Detecção e correção de erros3.3 - Protocolos de enlace de dados

3.3.1 - Protocolos de divisão de canal3.3.2 - Protocolos de acesso aleatório3.3.3 - Protocolos de revezamento

3.4 - Endereços LAN e ARP

UNIDADE 4: Subcamada de acesso ao meio4.1 - Protocolos de acesso múltiplo

4.1.1 - Padrão IEEE 802.34.1.2 - Hubs, Pontes e Comutadores.4.1.3 - Redes sem Fio (IEE 802.11)4.1.4 - FDDI4.1.5 - Redes ATM4.1.6 - X25, Frame Relay e PPP.

Bibliografia

1. KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de computadores e a Internet: uma abordagem top-down. São Paulo: Pearson, 2006.

2. TANENBAUM, Andrews S. Redes de computadores. 5. ed. Rio de Janeiro: Campus, 1999.

3. COMER, Douglas E. Redes de computadores e Internet. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2001.

4. SOARES, Luiz Fernando Gomes; LEMOS, Guido; COLCHER, Sérgio. Redes de computadores: das LANS MANs e WANS as redes ATM. 2. ed. Rio de Janeiro: Campus, 2002.

Histórico dasRedes de Computadores

Histórico

Anos 50-60 ✔ Computadores Grandes Porte✔ Sistemas Batch

Anos 60-70 ✔ Time-sharing ✔ Terminais Burros

ligados a um sistema central

Histórico

Anos 70-80 ✔ Processamento distribuído ✔ Surgimento dos micros ✔ Conceito de Rede de Computadores

Histórico

Anos 90 até os dias atuais

✔ Redes de Alta Velocidade

(ATM / FDDI / GigaEthernet)

✔ Internet Comercial - Brasil

✔ Internet Faixa Larga - Brasil

✔ (A)DSL - Telefonia

✔ HFC – TV à cabo

✔ Radio

Histórico

O que é a Internet

O que é a Internet

- A internet é uma rede composta basicamente dos seguintes elementos ISP local

redecorporativa

ISP regional

roteador estaçãoservidor

móvel

O que é a Internet

- Milhões de elementos de computação interligados: hosts, sistemas finais

– pc’s, estações de trabalho, servidores

– telefones digitais, torradeiras de pão, etc.

- Cada um executando várias aplicações distribuídas

ISP local

redecorporativa

ISP regional

roteador estaçãoservidor

móvel

O que é a Internet

Vários Enlaces de comunicação– fibra, cobre, rádio,

satelite

• Vários Roteadores: enviam pacotes (blocos) de dados através da rede

ISP local

redecorporativa

ISP regional

roteador estaçãoservidor

móvel

• Protocolos: controlam o envio e a recepção de mensagens– IPv4, IPv6, ICMP, IGMP– TCP, UDP– PPP, PPPoE– HTTP, FTP, SMTP, POP3

ISP local

redecorporativa

ISP regional

routeador estaçãoservidor

móvel

O que é a Internet

• Internet standards– RFC: Request for

comments– IETF: Internet

Engineering Task Force

ISP local

redecorporativa

ISP regional

routeador estaçãoservidor

móvel

O que é a Internet

• Internet: “rede de redes”– fracamente hierárquica– Internet pública e

Internets privadas (intranets)

ISP local

redecorporativa

ISP regional

routeador estaçãoservidor

móvel

O que é a Internet

Aplicações IP “quentes”

O menor servidor Web do mundohttp://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html

Torradeira e previsão do tempo pela Webhttp://dancing-man.com/robin/toasty/

Moldura IP para retratoshttp://www.ceiva.com/

Serviços da Internet

• Infraestrutura de comunicação permite aplicações distribuídas:– WWW, email, games, e-

commerce, database, chat• Serviços de comunicação

oferecidos:– sem conexão– orientado à conexão

O que é um protocolo?

Protocolos humanos:● “Que horas são?”● “Eu tenho uma pergunta”● Apresentações

… especificas msgs enviadas

… especificas ações tomadas quando msgs são recebidas ou outros eventos

Protocolos de rede:● máquinas ao invés de

humanos● toda a atividade de

comunicação na Internet é governada por protocolos

protocolos definem os formatos, ordem das msgs enviadas e recebidas pelas entidades de rede e ações a serem tomadas na transmissão e recepção

de mensagens

um protocolo humano e um protocolo de rede de computadores:

Alô

AlôQue horas

são?2:00

TCP pedido deconexão

TCP resposta de conexãoGet http://gaia.cs.umass.edu/index.htm

<arquivo>tempo

O que é um protocolo?

Uma visão mais de perto da estrutura da rede:

• Borda da rede: aplicações e hosts

• Núcleo da rede: – roteadores– rede de redes

• Redes de acesso, meios físicos:

enlaces de comunicação

As bordas da rede

• Sistemas finais (hosts):– executam programas de aplicação– e.g., WWW, email– localizam-se nas extremidades da rede

• Modelo cliente/servidor– o cliente toma a iniciativa enviando

pedidos que são respondidos por servidores

– e.g., WWW client (browser)/ server; email client/server

• Modelo peer-to-peer:– Prevê simetria de comunicação– e.g.: teleconferêcia

O núcleo da rede● Malha de roteadores interconectados

• A questão fundamental: como os dados são transferidos através da rede?

– Comutação de circuitos: • usa um canal dedicado para

cada conexão. Ex: rede telefônica

– Comutação de pacotes: • dados são enviados em “blocos”

discretos, na base FIFO

Principais Classificações

Principais ClassificaçõesPrincipais Classificações

WAN – Redes Geograficamente DistribuídasWAN – Redes Geograficamente Distribuídas✔ Longo AlcanceLongo Alcance✔ Normalmente PublicasNormalmente Publicas✔ Grande quantidade de enlacesGrande quantidade de enlaces✔ Custo elevadoCusto elevado

MAN - Redes MetropolitanasMAN - Redes Metropolitanas✔ Surgiram com o padrão IEEE 802.6Surgiram com o padrão IEEE 802.6✔ Interligam várias redes LocaisInterligam várias redes Locais

Principais ClassificaçõesPrincipais Classificações

LAN - Redes Locais LAN - Redes Locais ✔ Origem em 1970Origem em 1970✔ Altas Taxas de TransmissãoAltas Taxas de Transmissão✔ Baixas Taxas de ErroBaixas Taxas de Erro✔ Curtas Distancias Curtas Distancias

Principais ClassificaçõesPrincipais Classificações

Parâmetros de Compração

Parâmetros de ComparaçãoParâmetros de Comparação

Custo Interfaces de Rede

Enlace de Dados Equipamentos Diversos

Retardo Retardo de Acesso Retardo de Transmissão R. Transferência = (R. Acesso / R. Transm.)

Parâmetros de ComparaçãoParâmetros de Comparação

Desempenho (Capacidade Efetiva de Transmissão) Capacidade Efetiva � Utilização Efetiva

Confiabilidade Modularidade Compatibilidade

Topologias

TopologiasTopologias

Tipos de Ligação Física

Ponto a Ponto

Multiponto

Tipos de Comunicação

TopologiasTopologias

Topologia Totalmente Ligada (WAM)✔ Todas os nós se conectam diretamente✔ Ligações Ponto a Ponto✔ Elevado Custo✔ Elevada Confiabilidade✔ Nº de Ligações = N (N-1) / 2

✔ Onde: N = número de estações

TopologiasTopologias

TopologiasTopologias

Topologia em Anel (WAM)Topologia em Anel (WAM)✔ Menor quantidade de Menor quantidade de EnlacesEnlaces✗ Menor Menor CustoCusto✗ Baixa Baixa ConfiabilidadeConfiabilidade✗ Não possui Não possui caminhos alternativoscaminhos alternativos

TopologiasTopologias

Topologia em Grafo (WAM)Topologia em Grafo (WAM)✔ Menor quantidade de Menor quantidade de EnlacesEnlaces✔ ConfiabilidadeConfiabilidade Aceitável Aceitável✔ Possui Possui caminhos alternativoscaminhos alternativos

TopologiasTopologias

Topologia em Estrela (LAN)Comunicação Centralizada;

Modularidade e Expansibilidade relacionados ao nó central;

Baixa Confiabilidade.

TopologiasTopologias

TopologiasTopologias

Topologia em Anel (LAN)✔ Caminho Circular Fechado;✔ 2 formas de se manipular as mensagens;✔ Uso de Repetidores (inteligentes ou não);✔ Falha de um repetidos pode parar toda a rede.

TopologiasTopologias

✔ Func dos Repetidores Inteligentes :

TopologiasTopologias

Topologia em Anel (LAN) Modos de Operação dos Repetidores

TopologiasTopologias

Topologia em Anel (LAN)✔ Uso de Concentradores✔ Uso de um Anel Simples

✔ Uso de um Anel Duplo✔ Maior Confiabilidade

TopologiasTopologias

Topologia em Barra (LAN)Conexão Multiponto;

Operam em modo Promíscuo; Mensagens por Difusão; Multiplexação do Tempo; Uso de transceptores

(transmissor e receptor) ; Problema da Impedância

TopologiasTopologias

TopologiasTopologias

Topologia em Barra (LAN) Uso de Concentradores.

TopologiasTopologias

Hub e Switches

HUB

Usados como Concentradores;Broadcast;

Geram muita colisão; Sem isolamento de tráfego Não configurável.

Hub e SwitchesHub e Switches

Switch

Usados como Concentradores; Comunicação “ponto-a-ponto”; “Não” gera colisão; Com isolamento de Trafego Configurável.

Hub e SwitchesHub e Switches

Comutação

Comutação

✔ Tipos de Comutação:✔ De Circuitos:

✔ Dividido em Fases ( Estabelecimento, Transferência

Desconexão);✔ Alocação de uma canal dedicado;✔ Gera desperdício.

✔ De Mensagens:✔ Não há alocação de Canal;✔ Geração de filas;✔ Memória para armazenamento das mensagens

Comutação

✔ Tipos de Comutação:

✔ De Pacotes

✔ Divisão da “mensagens” em “pacotes”;✔ Sem alocação de canal;✔ Menor necessidade de memória;✔ Pacotes podem chegar fora de ordem.

Comutação

Tipos de Comutação:✔ De Circuitos – Relacionamento das Fases:

Comutação

Tipos de Comutação:✔ De Circuitos – Exemplo de Funcionamento

Comutação

Tipos de Comutação:✔ De Mensagens

Comutação

Tipos de Comutação:✔ De Pacotes

Multiplexação

Multiplexação✔ Tipos de Multiplexação:

✔ Multiplexação na Freqüência (FDM):

✔ Filtrar Sinais;

✔ Modulação dos Sinais;

✔ Envio dos Sinais.

✔ Multiplexação no Tempo (TDM)

✔ Divisão do tempo em Slots;

✔ Só pode transmitir quando chegar o slot;

✔ O sinal é enviado sem ser alterado.

Multiplexação✔ Multiplexação na Freqüência (FDM):

Hz

.s

94Hz

Sinal 2Hz

.s

15Hz

Sinal 1

Hz

.s

02Hz

Sinal 3

Hz

.s

15Hz

Sinal Enviado

94Hz

02Hz

Multiplexação

Multiplexação na Freqüência (FDM):

Técnicas de Modulação de Sinais:

Multiplexação

Multiplexação no Tempo (TDM):✔ TDM Síncrono

Multiplexação Multiplexação no Tempo (TDM):

✔ TDM Assíncrono

RM/OSIe

TCP/IP

Modelo OSI e TCP/IP

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ISPs e backbones da Internet

ISPs e backbones da Internet

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