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Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
1DSC/CEEI/UFCG
Introdução à Informática
Tecnologia de Redes de Computadores
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Sistemas de Comunicação de Dados
Sistemas computadorizados que transmitem dados por meio de linhas de comunicação, como, por exemplo, linhas telefônicas ou cabos.
História:– Processamento centralizado de dados, nos
primórdios.– O processamento distribuído de dados iniciou-se no
fim da década de 1960.– As redes de computadores pessoais iniciaram-se na
década de 1980.
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Sistemas de Comunicação de Dados
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• Componentes Básicos:
– Dispositivo emissor
– Link de comunicação
– Dispositivo receptor
Sistemas de Comunicação de Dados
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Redes
Usam equipamentos de comunicação para conectar dois ou mais computadores e recursos.– Sistemas de processamento distribuído de dados são redes.
Uma coleção de computadores que compartilham hardware, software e dados.
– Tipicamente, computadores pessoais.
– surgimento de padrões e normas para viabilizar a interoperabilidade
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Redes LAN
Normalmente, é de uma única organização– todos os dispositivos estão acessíveis ao gerente da
organização
Tradicionalmente, utilizam de mecanismos de broadcast para realizar transmissão
Velocidades: entre 10Mbps e 10Gbps
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Topologia de Rede
• O arranjo físico (layout) de uma rede.
• Nó – cada computador, impressora ou servidor na rede.
• Três topologias comuns:– Estrela– Anel– Barramento
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Rede Ampla (WAN) Pode estender-se por todo o globo ou ligar computadores dispersos
pela cidade:– Rede metropolitana – Metropolitan Area Network (MAN) – redes que
cobrem uma única cidade.
Tipicamente, consiste de um conjunto de nós interconectados
A função destes nós é prover facilidades de comutação para transportar dados de nodo a nodo até alcançar o destino
Componentes:– Serviços de comunicações– Hardware de WAN– Software de WAN
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Rede Ampla (WAN)
Lan
Lan
Lan
Lan
hostroteador
subnet
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Distância Localização Exemplo0.1 m Placa de Circuito Data Flow1 m Sistema Multiprocessador
10 m Sala Redes Locais (LAN)100 m Prédio “1 Km Campus “10 Km Cidade (MAN)100 Km País (WAN)1000 Km Continente “10.000 Km Planeta Internet
Classificação de redes (alcance)
Escala:Escala:
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• Componentes/ Equipamentos Básicos:
– Placa de Interface de Rede;– Mídias;– Hub;– Switch;– Roteador;– Gateway.
Sistemas de Comunicação de Dados
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Placa de Interface de Rede(NIC - Network Interface Card)
Conecta cada computador à fiação da rede:– Manipula o envio, o recebimento e a verificação de erros dos dados
transmitidos.– Velocidade: 10/100 Mbps; 10/100/1000 Mbps.
Pode ser uma placa de circuitos ou um PC Card.
– half duplex/full duplex – conector RJ-45
Endereço MAC (Media Access Control)
– um endereço que identifica cada placa de rede (00-E0-06-09-55-66)
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Tipos de Mídia de Comunicação
• Meios guiados:– Pares de fios– Cabos coaxiais– Fibra óptica
• Meios não guiados– Transmissão sem fio
• rádio• microondas • satélite
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Cabo de Rede
Constitui uma maneira de conectar-se à rede:– LANs de baixo custo conectadas com fios de par
trançado.– Muitas LANs são conectadas por cabos coaxiais, par
trançado ou cabos de fibra óptica.– Um ponto de acesso sem fio conecta-se à rede
convencional:• Provê conexão sem fio à rede.
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Pares de Fios Também conhecidos como pares trançados:
– Dois fios trançados um ao redor do outro para reduzir a interferência elétrica.
Já instalados (para sistemas telefônicos).
Suscetíveis a interferências elétricas e ruídos.– Ruído – qualquer coisa que provoque distorção
do sinal.
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Pares de Fios
Dois fios são enrolados em espiral de forma a reduzir o ruído e manter constantes as propriedades elétricas do meio
Podem ser blindados (STP - Shielded Twisted Pair) ou não blindados (UTP - Unshielded Twisted Pair)
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Pares de Fios
1- Branco mesclado com Laranja2- Laranja3- Branco mesclado com verde 4- Azul5- Branco mesclado com Azul6- Verde7- Branco mesclado com marrom8- Marrom
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Pares de Fios – cross-over
Conector da esquerda:
1- Branco com Laranja2- Laranja3- Branco com Verde4- Azul5- Branco com Azul6- Verde7- Branco com Marrom8- Marrom
Conector da direita:
1- Branco com Verde2- Verde3- Branco com Laranja4- Azul5- Branco com Azul6- Laranja7- Branco com Marrom8- Marrom
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Pares de Fios
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Cabo Coaxial Um fio condutor central envolto por uma camada isolante e blindagem
metálica. Comumente usado para conectar a TV a cabo. Maior largura de banda e menos suscetibilidade a ruído do que os pares
trançados. Dois tipos de cabos coaxiais
– coaxial de 50 ohms (medida de resistência elétrica) para transmissão digital na banda básica (coaxial grosso e coaxial fino)
– coaxial de 75 ohms para transmissão analógica em banda larga
1 Capa Plástica Protetora2 Camada Isolante 3 Camada Condutora4 Fio de Cobre
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Fibra Óptica
• São fibras muito finas feitas de sílica fundida, fibra de vidro ou plástico, capazes de transportar sinais de luz
• Largura de banda muito maior do que a dos cabos coaxiais.
• Imune a interferências elétricas.• Uma fibra ótica é cilíndrica e tem
três camadas concêntricas: núcleo, casca e jaqueta
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Fibra Óptica
• Uma fibra ótica é cilíndrica e tem três camadas concêntricas: núcleo, casca e jaqueta
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Fibra Óptica
• O que permite que a luz siga o percurso da fibra sem escapar é o fenômeno da refração– Em física o fenômeno da reflexão consiste na mudança
da direção de propagação da energia . Consiste no retorno da energia incidente em direção à região de onde ela é oriunda, após entrar em contacto com uma superfície refletora
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Fibra Óptica
• Dois tipos de fibra: monomodo e multimodo
– modo: feixe de raios luminosos entrando na fibra com um determinado ângulo em relação ao seu eixo
– multimodo: múltiplos feixes de luz podem entrar na fibra em diferentes ângulos acima do ângulo crítico
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Fibra Óptica
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Fibra Óptica
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HUBs
• função de interligar os computadores de uma rede local; • hubs passivos limitam-se a funcionar como um espelho, refletindo os sinais recebidos para todas as estações a ele conectadas; • hub ativo distribuir o sinal e serve como um repetidor, reconstituindo o sinal enfraquecido e retransmitindo-o.
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Conectando Hubs
• Empilhado destina-se a conectar 2 hubs. Basta ligar as portas Up Link de ambos os hubs, usando um cabo de rede normal para que os hubs passem a se enxergar.
• cabo cross-over serve para conectar dois hubs através portas comuns.
empilhado cabo cross-over
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Bridges / switch
• ler os endereços de fonte e destino no pacote, perceberá que o pacote se destina ao mesmo segmento da rede e simplesmente ignorará a transmissão, deixando que ela chegue ao destinatário através dos meios normais. Se, porém, um micro da rede A transmitir algo para o micro da rede B, o bridge detectará ao ler o pacote que o endereço destino pertence ao outro segmento, e encaminhará o pacote. • uma ponte possibilita a conexão de redes similares (aquelas que usam os mesmos protocolos).
Rede A Rede B
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Bridges / switch
• Switch simula uma conexão ponto
a ponto.
Servidor
A
B
C
D
E
Servidor
A
B
C
D
E
•Bridges conpartilha o meio
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Roteadores O roteador dirige o tráfego das comunicações quando
diversas redes estiverem conectadas:
– Estáticos é A tabela de roteamento é construída manualmente pelo administrador do sistema;
– Dinâmicos: considera se há ou não congestionamento na rede. Ele trabalha para fazer o caminho mais rápido, mesmo que seja o caminho mais longo. De nada adianta utilizar o menor caminho se esse estiver congestionado. Muitos dos roteadores dinâmicos são capazes de fazer compressão de dados para elevar a taxa de transferência.
– Os roteadores são capazes de interligar várias redes e geralmente trabalham em conjunto com hubs e switchs.
32/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Roteadores
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Roteadores
34/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Software de Rede
Para reduzir a complexidade, as redes são organizadas como uma série de camadas ou níveis formando uma pilha, onde:
• Número de camadas;• Nome de cada camada;• Conteúdo de cada camada;• Função de cada camada
diferem de rede para rede.
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Conceito de protocolo
Regras que definem os formatos das mensagens de controle da comunicação
Em sistemas de comunicação existem mensagens de controle desta comunicação além dos dados que se quer enviar– análogo ao sistema postal
Transferência de um arquivo entre as estaçõesTransferência de um arquivo entre as estações
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Conceito de protocolo
Envie arquivoEnvie arquivo
AlôAlôAlôAlô
Qual?Qual?Arquivo AArquivo A
Envia arquivo AEnvia arquivo AOKOK
Algo mais?Algo mais?NãoNão
TchauTchauTchauTchau
AA BB
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Conceito de protocolo
• Serviços e Protocolos são conceitos distintos, apesar de frequentemente serem confundidos.
• Um serviço• é um conjunto de primitivas que uma camada fornece à camada superior.• define as operações que devem ser realizadas.• não diz como implementar as operações.
• Um protocolo• é um conjunto de regras para formato e significado dos pacotes, quadros e mensagens trocados entre as entidades.• Entidades usam o protocolo para implementar os serviços.
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Modelos de Referência TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol
• Projetado especialmente para ser o protocolo utilizado na Internet.
• Sua característica principal é o suporte direto a comunicação entre redes de diversos tipos.
• A arquitetura TCP/IP é independente da infra-estrutura de rede física ou lógica empregada.
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Modelos de Referência TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol
40/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Protocolos de LAN
Ethernet– O nó “ouve” para se certificar de que a rede está
disponível:• Se dois computadores transmitirem ao mesmo
tempo, ocorrerá colisão.• A rede detecta a colisão.• Cada computador aguarda certa quantidade
aleatória de tempo e retransmite.
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Protocolo Ethernet
42/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Token Ring– Usa topologia em anel.– Uma ficha, ou token (sinal elétrico), controla qual nó pode enviar
mensagens.• A ficha circula entre os nós.• Um computador espera a chegada de uma ficha vazia, anexa
a mensagem e a transmite.– Há somente uma ficha. Então, apenas um dispositivo pode
acessar a rede a cada vez.
Protocolos de LAN
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Protocolos de LAN
44/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Rede Cliente/Servidor
O computador servidor controla a rede:– Freqüentemente, possui diversos discos rígidos e a impressora
mais veloz.
O computador cliente solicita serviços do servidor:– Um cliente magro (thin client) tem pouco ou nenhum
armazenamento.
Abordagens de processamento:– Cliente/servidor– Servidor de arquivos
45/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Cliente/Servidor
• O cliente solicita dados do servidor.• O servidor transfere somente os dados solicitados.
– O cliente pode executar algum processamento, mas a maioria dos dados é processada no servidor.
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Servidor de Arquivos
• O cliente solicita dados do servidor.• O servidor envia o arquivo inteiro:
– O cliente executa toda a entrada de dados e o processamento.
– Arquivo retransmitido ao servidor.
47/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Redes Ponto-a-Ponto
Todos os computadores têm status igual.
Os usuários compartilham arquivos, impressoras etc., quando necessário.
Comum em pequenos escritórios.
As redes tendem a ser lentas.
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Aplicações de Redes
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Aplicações de Redes
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Aplicações de Redes
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Aplicações de Redes
A Internet DNS (Domain Name System) Correio eletrônico (e-mail) Groupware Teleconferência Intranet
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A Internet Uma rede global de centenas de milhares de
computadores
A ARPANET foi desenvolvida em 1969.– Projetada para conectar computadores em quatro localizações.– Projetada para ser resistente.
Capacidade de e-mail adicionada em 1972.
A National Science Foundation conectou sua grande rede, a NSFnet, à ARPANET em 1986.– A rede resultante tornou-se conhecida como Internet.
53/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Tim Berners-Lee• Trabalhava no laboratório CERN, em Genebra.
– Imaginou que seu trabalho seria mais fácil se pudesse ligar-se aos computadores dos colegas.
– Idealizou uma rede de computadores muito similar a uma teia de aranha.
– Usava links para transferir dados de um site para outro local.
• O CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucleaire - Conselho Europeu para Pesquisa Nuclear).
• Para os usuários Internet, o CERN é conhecido como o local onde foi desenvolvido a World Wide Web.
54/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Links da Internet
• É fácil visualizar um link em um site Web:– É um texto sublinhado
e colorido ou um ícone.
– A ação de dar um clique no link transfere dados desse site para o computador do usuário.
55/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Marc Andreessen
• Desenvolveu o primeiro navegador (browser) gráfico:– Chamava-se Mosaic.– Levou ao Netscape Navigator.– Os navegadores gráficos
combinam a facilidade dos links com uma interface gráfica atraente.
56/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
O Provedor de Serviços Internet e o Navegador
• Um Provedor de Serviços Internet – Internet Service Provider (ISP) – fornece o servidor e o software para uma pessoa conectar-se à Internet.– Um serviço on-line, como o America
Online, inclui acesso à Internet, serviços de Internet e um navegador.
• Quando você se conecta à Internet, o navegador exibe uma home page (página inicial).
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Uniform Resource Locator (URL)• O endereço completo, exclusivo, de uma página Web.
– O URL de uma página Web inicia-se com http:• HyperText Transfer Protocol – possibilita comunicação usando links
para transferir dados entre sites.
– Nome de domínio – endereço do computador host do site:• A última parte do nome de domínio chama-se domínio de nível máximo• Identifica o país e o propósito da organização.
58/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Aplicações de Redes - DNS
Árvore Hierárquica de Domínios
int com edu gov mil org net jp us nl ...
sun
eng
yale acm ieee ac co oce vu
cs eng jack jill keio nec cs
ai linda cs csl fluitflits
robot pc24
Domínios de1º Nível
Domínios de2º Nível
DomíniosFolha
Genéricos
RAIZPaíses
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Aplicações de Redes - DNS
Rede Depto. de Informática200.137.131.0zona deinf.ufma.br
Rede Corporativa da UFMA200.17.54.0zona ufma.br
Rede Depto. de Elétrica200.137.130.0zona dee.ufma.br
Switch (segmentação de rede)
serv. primário de nomes para a zonadee, e serv. secundário para as zonas deinf e ufma.
bacanga.ufma.br(200.17.54.1)
caetano.deinf.ufma.br (200.137.131.2)
serv. primário de nomes para zona deinf, e servidor secundáriopara as zonas ufma e dee
buriti.dee.ufma.br (200.137.130.2)
serv. primário de nomes para zona ufma, eserv. secundário para as zonas deinf e dee.
servidor de cachemilton.deinf.ufma.br (200.137.131.3)
60/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Correio Eletrônico Envia mensagens de um computador para
outro:– Elas são armazenadas até que o destinatário “abra” a
correspondência.– Não interrompe a atividade de uma pessoa, como
ocorre com uma ligação telefônica.
Não exige que ambos os participantes estejam presentes no momento da transmissão.
61/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
O recurso mais comumente usado da Internet.
A rede fornece o servidor de correio.– Coleta e armazena mensagens na caixa postal.– O endereço de e-mail consiste no nome de
usuário, seguido do símbolo @, e, depois, do nome de domínio do servidor de correio.
Software cliente de e-mail em seu computador.
62/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Software Cliente de E-mail Permite-lhe gerenciar suas mensagens de e-mail.
Recursos:– Catálogos de endereços.– A capacidade de anexar arquivos:
• Alguns servidores de correio bloqueiam todos os arquivos anexados.
– Filtros:• Dirigem os e-mails que chegam para pastas específicas.• Bloqueiam spam.
63/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
O Mundo do Comércio Eletrônico
Comércio eletrônico – comprar e vender por meio da Internet.
Três formas:– Business-to-consumer (B2C)– Business-to-business (B2B)– Consumer-to-consumer (C2C)
64/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Business-to-Consumer
Negócios que vendem produtos aos consumidores:– Recebem maior atenção da mídia.– Estimativas de vendas on-line dos EUA:
• US$ 48 bilhões em 2002.• US$ 130 bilhões projetados para 2006.
– Companhias que operam exclusivamente por meio da Internet.
– Lojas varejistas tradicionais que estabeleceram um site na Web.
65/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Business-to-Business
Negócios que vendem a outros negócios.– Não recebem muita atenção da mídia.– Estimativas de vendas, internacionalmente:
• US$ 1,9 trilhão em 2002.• US$ 8,5 trilhões projetados para 2005.
Centros de negócios na Internet são desenvolvidos para formar mercados eletrônicos.
66/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Consumer-to-Consumer
• Desenvolve-se em sites de mercado livre on-line.
• Facilita a compra e a venda de itens exclusivos:– Mundialmente, seu item é
visível a qualquer pessoa que tenha uma conexão com a Internet.
67/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Groupware
Software que possibilita a grupos de pessoas trabalhar em arquivos ou projetos de forma conjunta:– Os dados são armazenados em bancos de
dados em disco.– Linhas de comunicação são necessárias para que
empregados distantes possam trabalhar juntos.
68/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Teleconferência
• Reúne pessoas e idéias:– Videoconferência usa
câmeras de vídeo, telas, computadores e comunicações para possibilitar a grupos distantes de pessoas realizar reuniões.
– Muito menos dispendiosa do que viagens.
69/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Intranets
Uma rede privada similar à Internet.
– Interna em certas empresas:• Extranets permitem a clientes e fornecedores
terem acesso à intranet de uma companhia.
– Fácil de criar.– Oferecem muitos usos potenciais.– Podem ser ligadas à Internet.
70/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Requisitos de Hardware
O computador servidor manipula os pedidos. Computador para armazenar bancos de dados e
outros documentos.
Computadores clientes são necessários para acessar a Internet.
Protocolos TCP/IP devem estar em vigor.
71/68Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education
Aplicações de Intranets
Os usuários podem:– Recuperar informações, como, por exemplo, informações
sobre benefícios e vagas de emprego.– Submeter pedidos de férias, candidatar-se a cargos
abertos etc.
Empregadores podem postar manuais de empregados, políticas corporativas e outras informações em uma localização central.