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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.

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Roteadores

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Roteadores

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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)

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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.

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E-mail

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.

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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.

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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)

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.