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Redes de Comunicação de Dados
Prof. Guilherme Nonino [email protected]://profguilhermenonino.wordpress.com/
Aula 1
Apresentação:
Prof. Guilherme Nonino Rosa- Graduado em Ciências da Computação pela Unifran –
Universidade de Franca no ano de 2000.
- Pós-Graduado em Tecnologia da Informação aplicada
aos Negócios pela Unip-Universidade Paulista no ano
de 2011.
- Licenciado em Informática pela Fatec – Faculdade de
Tecnologia de Franca no ano de 2011.
- Docente do Senac – Ribeirão Preto desde
fevereiro/2012.
- Docente do Centro de Educação Tecnológica Paula
Souza, na Etec José Martimiano da Silva desde
fevereiro/2010.
Competências1. Identificar as características dos meios físicos disponíveis
e as técnicas de transmissão de dados.
2. Analisar arquiteturas de redes, meios físicos, dispositivos
e padrões de comunicação, reconhecendo as implicações
de sua aplicação no ambiente de rede.
3. Utilizar os principais serviços e funções de servidores de
rede.
Habilidades1.1 -Utilizar ferramentas de confecção de cabos de redes.
1.2 -Fazer conexão de cabos a computadores e a
equipamentos de rede segundo as diversas categorias de
certificação.
2.0- Executar as configurações de equipamentos de
comunicação, seguindo orientações dos manuais.
3.1-Instalar softwares de rede.
3.2-Configurar os recursos oferecidos pela rede atendendo
especificações e necessidades do cliente.
Bases Tecnológicas1. Tipos de redes.
2. Topologias de redes
3. Tipos de meios físicos
4. Sistemas de comunicação e meios de transmissão.
5. Normas convenções instrumentos de aferição e certificação
de cabos de rede.
6. Modelos de referência de arquitetura de redes:
– OSI e TCP/IP
7. Cabeamento estruturado.
8. Componentes de redes:
– Equipamentos de transmissão e controle de dados.
9. Padrões de rede:
– ETHERNET, FAST-ETHERNET, ATM, FDDI
10. Protocolos de comunicação:
– IPv4 e IPv6
Bases Tecnológicas11. Interconexão, endereçamento de redes e máscaras de sub-
redes.
12. Roteamento
13. Especificações e configurações de servidores de redes e
seus serviços:
– HTTP, DHCP e DNS
14. Configuração de aplicações de redes.
15. Segurança de redes:
– ACL
16. Redes sem fio.
Ferramenta de Apoio:
Cisco Packet Tracer
Mundo Globalizado Acelerado desenvolvimento
tecnológico
Expansão acentuada das
redes de comunicação
Liberalização e
desregulamentação em
vários setores incluindo
Telecomunicações,
Transporte e Comércio
Internacionalização dos
mercados
Ambiente de
competitividade
NETWORK-ENABLED
RELATIONSConsumidores
Empresas
Qualquer coisa para qualquer um em qualquer
lugar a qualquer hora
Troca Eletrônica de Informações
Mundo Globalizado
Definição
Uma rede de computadores consiste de 2 ou mais computadores(nós) e outros dispositivos interligados
entre si de modo a poderem compartilhar recursos físicos e lógicos, os quais podem ser: dados, impressoras,
mensagens (e-mails), etc.
Internet
A Internet é um amplo
sistema de comunicação
que conecta muitas redes
de computadores. Existem
várias formas e recursos de
vários equipamentos que
podem ser interligados e
compartilhados, mediante
meios de acesso,
protocolos e requisitos de
segurança.
A Web (WWW ou World Wide Web) definitivamente não é
uma rede: é apenas um serviço (ou sistema distribuído) que
é executado "sobre" a Internet
Por que ligar micros em rede?
Centralizar e compartilhar arquivos
Compartilhar periféricos
Compartilhar conexão com a Internet
Melhorar a comunicação entre os usuários
Agilizar o fluxo da informação
Diminuir o volume de papéis
Economizar tempo
Diversão na Rede
Histórico:
Necessidade de comunicação
• Sinais de fumaça.
• Pombos-correio.
• Telégrafo (1844)
• Telefone(1877)
• Rádio(1919)
• Televisão(1940)
Um pouco de história da Internet• ARPANet foi a mãe da Internet.
– Desenvolvida pela ARPA em 1969
(Advanced Research and Projects Agency -Agência de Pesquisas em Projetos Avançados) Objetivo: Conectar as bases militares e os departamentos de pesquisa do governo americano. Foi criada dentro do Pentágono e foi batizada com o nome de ARPANet.
• A ARPANet era do governo Norte-Americano, durante o período da Guerra Fria, período este caracterizado pelo embate ideológico entre a extinta União Soviética(URSS) e os EUA.
Um pouco de história da Internet• Os americanos tinham como objetivo
desenvolver uma rede de comunicação que não os deixassem vulneráveis, caso houvesse algum ataque soviético ao Pentágono.
• Usando um Backbone que passava por baixo da terra, a ARPANet ligava os militares e pesquisadores sem ter um centro definido ou mesmo uma rota única para as informações, tornando-se quase indestrutível.
• No início da decada de 70, universidades e outras instituições, tiveram permissão para se conectar à ARPANet, e em meados de 1975, existiam aproximadamente 100 sites.
Atualmente, há cerca de 400 milhões
de computadores permanentemente
conectados à Internet, além de muitos
sistemas portáteis e de desktops que
ficavam online por apenas alguns
momentos.
Um pouco de história da Internet
O Administrador de Redes
Responsável pelo gerenciamento e manutenção de
uma rede de computadores
Projetar a rede de forma dimensionada às
necessidades do negócio, porém escalonável para
possíveis mudanças;
Implantar projetos de rede, tanto em sua parte física
como lógica;
Configurar e testar componentes de rede;
Configurar e administrar estações de trabalho
presentes na rede;
O Administrador de Redes
Projetar e implementar medidas de segurança e
auditoria em todas atividades realizadas através da
rede;
Monitorar o tráfego da rede e propor alterações
para adequação do uso da rede às políticas da
instituição;
Manter-se atualizado em relação às tecnologias,
software e hardware de rede e possíveis problemas e
ataques por vírus ou crackers.
• Topologias de rede são as formas de interligaçãoentre sistemas de computadores. As topologiaspodem ser lógicas ou físicas.• Topologia Lógicas: maneira pela qual os dados trafegam
em determinado arranjo;• Topologia Física: a ligação dos cabos são feitas de acordo
com a topologia escolhida.
• As principais topologias são:• Topologia em Anel;• Topologia em Barramento;• Topologia em Estrela.
Rede de ComputadoresTopologias de Rede
Topologia em Anel (Ring)
• Consistem em estações conectadas através de um caminho
fechado;
• Podem transmitem e recebem dados em qualquer direção,
mas usualmente define-se uma só direção (unidirecional).
garantindo a entrega da mensagem correta em sequência;
• Cada computador funciona como um repetidor (os pacotes
passam por todos dispositivos);
• Uma falha em um host pode parar todo processo de
comunicação da rede;
• Não é escalável quanto a Extensibilidade.
•
Topologia Estrela
• Cabos individuais ligados a uma unidade central;
• Gerenciamento Centralizado;
• A rede depende do equipamento central;
• Maior facilidade de expansão ate um certo limite;
• Se o nó central for HUB logicamente ela ficara
como linear (barramento)
Topologia Barramento
• Todos os nós se interligam ao mesmo meio
de transmissão (“Backbone”);
• Envio de Sinal para todos os conectados;
• Rompimento do cabo para toda rede;
• Barramento distribuído é uma variação;
Topologias Mistas (Hibridas)
• Combinação de mais de um tipo de topologia;
• É a mais utilizada em grandes empresas;
• Adequa-se a topologia ao ambiente minimizando
custo, buscando flexibilidade e funcionalidade de
cada segmento de rede.
Tipo de Topologias Pontos Positivos Pontos Negativos
Topologia Anel
(Token Ring)
• Alta possibilidade de entrega
correta do pacote
• Desempenho único e
igualdade de acesso
• Custo de Instalação
• Se parar o concentrador, a
rede para
• Não é escalavel.
Topologia em Estrela
(+ Usada)
•Razoavelmente fácil de
instalar
•Requer menos cabos
• Desempenho uniforme
• Monitoramento Centralizado
• Se o ponto central parar para
toda rede
• Difícil de Isolar os problemas
Topologia Barramento •Simples e fácil de instalar
• Requer menos cabos
• Fácil de entender
• A rede fica mais lenta em
períodos de uso intenso
• Os problemas são difíceis de
isolar
Avaliação
• Computação Centralizada:• Os computadores de grande porte, também chamdos de Mainframe,
eram usados para armazenar e organizar dados. Utilizavamdispositivos chamados terminais para inserir os dados no mainframe. Tudo centralizados no mainframe
• Rede Distribuída:• Utiliza-se vários computadores menores para obter os mesmos
resultados de processamento que o mainframe. Os dados e serviçosficam distribuídos entre os computadores.
• Rede Colaborativa:• É um tipo sinérgico de rede distribuída, em que os computadores de
rede compartilham realmente os recursos de processamento. Em vezde simplesmente comunicr dados entre computadores, a redecolaborativa utiliza dois ou mais computadores para realizar a mesmatarefa de processamento.
Rede de ComputadoresModelos de computação e desenvolvimento de redes
Tipo de Redes
• Para classificar os tipos de Redes de
computadores observamos alguns
critérios como:
- Seu tamanho (alcance);
- Tecnologia;
- Meios de comunicação (Físico);
- Dispositivos;
- e etc.
• PAN (Personal Area Network)• Cobre uma área próxima ao usuário, < que 10 m.• PDAs, Telefones celulares• Wireless PAN, Bluetooth, infra-vermelho, USB, Firewire
• LAN (Local Area Network)• Combinação de hardware, software e mídia de transmissão que
conecta pontos de rede dentro de um prédio, considerando pavimentose salas. Distâncias não devem ultrapassar 100m.
• Cabeamento de par trançado predomina neste tipo de rede, mas sãoutilizados também wireless e fibras ópticas.
• CAN (Campus Area Network)• Interligação de redes locais entre prédios próximos ou adjacentes, mas
que sejam de propriedade em comum.• Campus universitários, bases militares e parques industriais• Fibras Ópticas e wireless são os meios empregados.• Não pode ultrapassar os 3 km, distância máxima permitida pela norma.
Rede de ComputadoresClassificação das Redes
• MAN (Metropolitan Area Network)• São as que interligam diversas LAN e CAN dentro de uma mesma
cidade.• Distâncias superiores a 10 km e são administradas por concessionárias
locais de telecom.
• WAN (Wide Area Network)• É uma rede que conecta LANs, CANs e MANs de diferentes
localidades, com enormes distâncias entre si, com conectividadenacional ou mundial.
• É a mais complexa das redes, pelas longas distâncias e pelasvariedades muito grande de tecnologias de transmissão.
• GAN (Global Area Network)• O termo Global Area Network vem da iniciativa do Consórcio Inmarsat
em criar o Broadband Global Area Natwork (BGAN), um sistema de comunicação via satélite que proporcionaria a conectividade emqualquer local da superfície da Terra.
Rede de ComputadoresClassificação das Redes
Distância entre
CPUs
Localização das
CPUs
Nomes das Redes
1 m Desktop Personal Area Network (PAN)
10 m Sala Personal Area Network (PAN) Alcance máximo
10 m Sala Local Area Network (LAN) interligação no mesmo
ambiente ou próximo
100 m Prédio Local Area network (LAN) interligação dentro dos
andares
3 km Campus Campus Area Network (CAN) interligação de
prédios da mesma planta
10 km - 50 km Cidade Metropolitan Area Network (MAN) interligação de
sites na mesma cidade
100 km País Wide Area Network (WAN) interligação entre países
1.000 km Continente Wide Area Network (WAN) interligação entre países
10.000 km Planeta Global Area Network (GAN) Internet com
conectividade total (satélites e links terrestres)
Rede de ComputadoresClassificação das Redes
LAN – Local Área Networking
-Operar dentro de uma faixa Geográfica Limitada (chamadas de
redes locais);
-Conexão física a dispositivos adjacentes;
-Existem poucos erros de transmissão , baseado no alcance das
mesmas;
-Podem ter vários tipos de topologia as mais comum são
barramento e anel;
-IEEE 802.3 ou Ethernet;
-Gerencia Simples;
Dispositivos da Rede LAN
•Sua função é adaptar o dispositivo de host ao meio da rede;
• Endereço MAC (Media Access Control) ; - Controla a Comunicação
entre os Hosts;
Dispositivos da Rede LAN
• A finalidade de um repetidor é gerar os sinais da rede novamente e os
retemporizar no nível do bit para que eles trafeguem em uma distância maior nos
meios.
• Dispositivos de Camada 1.
• Repetidor Multiportas;
• Ponto Central de conexão para os meios de cabeamento aumentando a
confiabilidade da rede.
• Dispositivos de Camada 1;
•Ativos / Passivos(Y) – Burros / Inteligentes (gerencia)
Dispositivos da Rede LAN
• Dispositivo de Camada 2;
• Conecta 2 Segmentos de LAN ;
• Filtra e Diferencia trafego das LAN Baseadas no MAC;
• Atualmente sua função é feita por Roteadores e Switches;
• Dispositivo de Camada 2 (existe tambem de Camada 3);
• Bridge Multiportas;
•Comutador de dados – envia para o destino certo
• Ponto Central de conexão para os Hosts de Comunicação;
Dispositivos da Rede LAN
• Ambos são Concentradores de conectividade;
• Diferença é Interna.
• SW tomando decisões baseadas no MAC ;
• HUB não tomam decisões;
•SW Camada 2 - HUB Camada 1;
Dispositivos da Rede LAN
•Camada 3;
•Toma decisões baseadas no grupo;
• Rotear Pacotes;
•Dispositivo de Controle de Trafego mais importante
nas grandes redes;
•Seleção e Caminho e SW
MAN – Metropolitan Área Networking
• É uma rede que abrange toda cidade metropolitana como
cidade ou área suburbana;
• Geralmente consiste em 2 ou mais redes locais (LAN);
• IEEE 802.6 - DQDB (Distributed Queue Dual Bus) ;
• Publica ou Privada;
• Exemplo Rede de TV à Cabo, Escritórios metropolitanos.
WAN - Wide Area Network , Rede de área
alargada ou Rede de longa distância
•Opera em Grandes Áreas Geográficas;
•Conexão de dispositivos em área ampla, ate mesmo globais
(Países e Continentes);
•Permitem que as empresas se comuniquem em grandes
distancias, filais e matrizes distantes, compartilhando recursos;
• Exemplo: Internet. ( Internet é Wan ou Interconexão ?)
WAN - Wide Area Network
• Telecomunicações.
• BackBone – Espinha Dorsal (conexões de alta velocidade);
•POP – Ponto de Presença (ponto de Distribuição);
• Acesso a Internet – Ex: Banda Larga;
• Operadoras de Redes de Telecom;
• Tecnologias atuais MPLS, Voip, Qos, IPTV etc;
• Protocolos ( PPP, Frame Relay, ATM, DSL , etc);
• Roteamento é tudo.
Outras Redes – SAN
• SAN (Storage Area Network)
Rede de armazenamento (SAN) são usadas para ligações de muito curta
distância (dentro de uma sala) entre servidores e dispositivos de
armazenamento de massa. São redes de muito alto débito que recorrem a
tecnologias distintas, como por exemplo "fiber-channel", ou mesmo
barramentos SCSI.
Redes Sem fio (Wireless Networks)
Situação:
• Necessidade de se conectar a qualquer hora em qualquer
lugar;
• Novo Paradigma da computação;
• Lan´s sem fios são fáceis de montar e utilizar;
• Problemas de barreiras de comunicação e conversação entre
diferentes tipos de tecnologia;
• Interferência de meios externos;
•Infra-estruturadas (AP) ou Ponto a ponto.
• Computação Móvel X Redes sem fio;
•Wlan´s, WPAN´s, WWAN´s, WMAN´s
Alguns Conceitos Importantes:
• Throughput e Largura de Banda
Throughput – É a medida da quantidade de informação que
pode ser transferida e um lugar para outro em um determinado
período de tempo. É fornecida em bits por segundo (bps)
Largura de Banda – A largura de banda ou bandwidth
constitui uma medida da máxima taxa de informação que
pode ser transmitida pelo canal, ou seja, o espectro de
frequência que o canal é capaz de transmitir. É dado em MHZ.
As principais entidades de padronização na área de redes de computadores são:
•ITU-T - International Telecomunication Union-Telecommunication•ISO - International Organization for Standardization•IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers•IETF – Internet Engineering Task Force•EIA – Eletronic Industries aliance•TIA – Telecommnunications Industry Association
•ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
Entidades de Padronização
• Em 1978, a ISO (International Organization for Standardization) criou um modelo para especificar a seqüência de processos necessários para a transferência de mensagens entre aplicações rodando em sistemas diferentes. Este modelo foi chamado de Open Systems Interconnection Reference Model, comumente conhecido como modelo OSI;
• O modelo OSI é estruturado em 7 camadas.
TX RX
• CAMADA FÍSICA (1) – responsável pela ativação e desativação de conexões físicas conforme solicitação da camada de enlace. Esta camada especifica as características mecânicas, elétricas, funcionais e procedurais;
• CAMADA DE ENLACE (2) – realiza a transferência de dados sobre uma conexão física de maneira confiável. É responsável pelo estabelecimento e liberação da conexão de enlace, montagem e delimitação de quadros, controle de seqüência, controle de fluxo e controle de erro;
• CAMADA DE REDE (3) – oferece ao nível de transporte independência quanto a considerações de chaveamento e roteamento, definindo o endereçamento lógicoe realizando o roteamento dos pacotes;
• CAMADA DE TRANSPORTE (4) – destina-se a ocultar a complexidade da estrutura da rede para a camada superior. Esta camada organiza as mensagens de nível mais alto em segmentos e entrega a camada de rede;
• CAMADA DE SESSÃO (5) – facilita a comunicação entre fornecedores e solicitantes de serviços. As sessões de comunicação são controladas através de mecanismos que estabelecem, mantêm, sincronizam e gerenciam o diálogo entre entidades de comunicação;
• CAMADA DE APRESENTAÇÃO (6) – Possui as funções de conversão e criptografia dos dados;
• CAMADA DE APLICAÇÃO (7) – Inclui todos os tópicos e funções específicas para serviços de rede, tais como, serviços de Banco de dados, Arquivos, Impressão, Mensagens, e Aplicações.
A IEEE (Institute of Eletrical and Eletronics Engineers) formou um comitê para desenvolver padrões de LAN e MAN chamado IEEE 802 LAN/MA Standards Committee com diversos grupos de trabalho. Atualmente existem grupos ativos, inativos e desfeitos conforme listagem a seguir:
Entidades de Padronização
Grupos Ativos
802.1 Higher Layer LAN Protocols Working
Group
802.18 Radio Regulatory TAG
802.3 Ethernet Working Group 802.19 Coexistence TAG
802.11 Wireless LAN Working Group 802.20 Mobile Broadband Wireless Access
(MBWA) Working Group
802.15 Wireless Personal Area Network
(WPAN) Working Group
802.21 Media Independent Handoff Working
Group
802.16 Broadband Wireless Access Working
Group
802.22 Wireless Regional Area Networks
802.17 Resilient Packet Ring Working Group
Entidades de Padronização
Grupos Desfeitos
802.4 Token Bus Working Group 802.9 Integrated Services LAN Working Group
802.6 Metropolitan Area Network Working 802.10 Security Working
802.7 Broadband 802.12 Demand Priority Working Group
802.8 Fiber Optic TAG 802.14 Cable Modem Working Group
Grupos Inativos
802.2 Logical Link Control Working Group 802.5 Token Ring Working Group