Redes de Computadores - Parte 1 - Introdução, Topologia, Meios Fisicos de Transmissão Com e Sem Cabeamento

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Fundamentos de Redes 
de Computadores
Redes, topologia e meios 
físicos de transmissão
Prof. Ricardo J. Pinheiro
Ricardo Pinheiro 2
Resumo
Livro-texto:
Redes de Computadores: Das LANs,MANs e 
WANs às redes ATM - Soares, Lemos e Colcher 
– Editora Campus
Livro de apoio:
Redes de Computadores – Tanenbaum
Material de apoio
Artigos e atualidades
Ricardo Pinheiro 3
Objetivos e exemplos
Objetivos de uma rede
Compartilhar recursos
Trocar informação
Exemplos de redes
Telefonia fixa
Telefonia celular
Rádiodifusão
Televisão
Redes de computadores
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Definições
Rede de comunicação
Conjunto de módulos processadores, capazes de 
trocar informações e compartilhar recursos ligados 
por um sistema de comunicação.
Sistema de comunicação
Arranjo topológico ligando módulos processadores 
através de enlaces físicos e de um conjunto de 
regras para organizar a comunicação (protocolos). 
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Parâmetros de Comparação
Retardo de transferência
Tempo gasto entre o pedido e a entrega da 
mensagem.
Confiabilidade
Medida em tempo médio entre falhas (MTBF), 
tolerância a falhas, tempo médio de reparo 
(MTTR) e tempo de reconfiguração entre falhas.
Modularidade
Grau de alteração de desempenho da rede sem 
alterar o projeto original.
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Parâmetros de Comparação
Custo
Desempenho
Intimamente relacionada a custo.
Compatibilidade
Ou interoperabilidade.
Sensibilidade tecnológica
Capacidade da rede suportar todas as aplicações 
para a qual foi preparada, e além.
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Classificação quanto a alcance
LANs
Local Area Network – rede local
Distância entre os módulos processadores estão desde 
alguns metros a alguns quilômetros.
Em geral não passam por vias públicas.
Tipo mais comum.
Exemplo: Redes domésticas.
MANs
Metropolitan Area Network – rede metropolitana
Distâncias são maiores que as LANs.
Abrangem uma ou algumas cidades.
Vários meios de transmissão.
Exemplo: RedeRio (http://www.rederio.br)
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Classificação quanto a alcance
WANs
Wide-Area Network – rede geograficamente distribuída
Distâncias abrangem um país, um continente ou todo o 
mundo.
Vários meios de transmissão.
Exemplo: IBM Global Network.
E a Internet?
A Internet é uma “rede de redes”.
Ninguém está diretamente conectado à ela.
Reunião de milhões de redes.
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Topologia
Disposição lógica de elementos.
No caso de uma rede, refere-se à forma como 
os enlaces físicos e os nós de comutação 
estão organizados, determinando os 
caminhos físicos existentes e utilizáveis 
entre qualquer pares de estações 
conectadas a essa rede.
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Classificação quanto ao enlace
Ponto-a-ponto
Ligação dois-a-dois.
Vários nós interligados entre si.
Tipo mais comum.
Multiponto
Vários nós ligados simultaneamente ao mesmo 
enlace.
Adotado em algumas topologias.
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Classificação quanto ao uso
Simplex
O enlace é utilizado apenas em um dos dois 
possíveis sentidos de transmissão.
Exemplo: fibra ótica.
Half-duplex
O enlace é utilizado nos dois sentidos de 
transmissão – um de cada vez.
Full-duplex
O enlace é utilizado nos dois sentidos de 
transmissão simultaneamente. O enlace pode 
ser formado por dois pares de fios (cada um em 
um sentido), ou usando faixas de freqüências 
diferentes.
ou
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Topologia em barra
Barra ou barramento.
Todos os nós se ligam ao mesmo meio de 
transmissão - multiponto. 
O sinal gerado por uma estação propaga-se 
ao longo da barra em todas as direções. 
 Cada nó tem um endereço na barra. Quando 
uma estação conectada reconhece o 
endereço da mensagem, ele a aceita. Caso 
contrário, a despreza. 
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Topologia em barra
Ligações ao meio geram descontinuidade de 
impedância e causam reflexões. O 
transceptor deve ter uma alta impedância 
para o cabo, para que sua ligação altere o 
mínimo possível as características de 
transmissão. Devido a isto, algumas 
necessidades:
Transceptor localizado perto do cabo 
Necessidade de terminadores (casadores de 
impedância) nas pontas para impedir a reflexão.
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Topologia em anel
Estações ligadas por um caminho fechado. 
Pode ser bidirecional, mas é mais comum o 
unidirecional.
O controle pode ser centralizado ou 
distribuído. 
O sinal sai de um nó e circula pelo anel.
Em cada nó o sinal é regenerado e retransmitido. 
Cada nó tem o seu endereço que ao ser 
reconhecido por um outro nó, aceita a 
mensagem e a trata.
Interrupção no anel corta a comunicação.
Exemplo: Token Ring (IBM)
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Topologia em estrela
Nós ligados a um comutador central 
(hub, switch, roteador, etc).
Administração centralizada.
Ligação ponto-a-ponto (nó-
concentrador).
Não precisa de roteamento.
Falha no comutador pára a rede.
Exemplo: Ethernet.
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Meios físicos de transmissão
Com cabeamento
Cabo coaxial
Cabo par trançado
Fibra ótica
Rede elétrica (PLC)
Sem cabeamento
Infravermelho
Bluetooth
Wi-Fi
WiMAX
3G
Rádio
Microondas (via satélite)
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Meios físicos – com cabeamento
Cabo coaxial
Condutor cilíndrico interno com tubo metálico em 
torno, e separados por material dielétrico.
Condutor interno de cobre.
Tubo metálico: blindagem eletrostática.
Material dielétrico: ar seco ou plástico.
Uso em distribuição de sinal de televisão (TV a Cabo)
Telefonia de longa distância.
Redes locais de curta distância.
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Meios físicos – com cabeamento
Cabo coaxial
Vantagens:
Suporta taxas de transmissão maiores do que o par 
trançado para a mesma distância.
Desvantagens:
Mau-contato nos conectores.
Cabo rígido – difícil manipulação.
Problema da topologia (barramento).
Custo/metro maior do que o par trançado.
Hoje em dia:
Uso muito limitado em redes.
Conector RG –58 
T
Conector RG –
58
Interface de 
Rede
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Meios físicos – com cabeamento
Par trançado
Dois fios de cobre enrolados em espiral.
Vários pares dentro de um cabo.
Objetivo: Reduzir ruído e manter constante as propriedades 
elétricas ao longo de toda a extensão.
Melhor desempenho que um par em paralelo para distâncias 
grandes.
Transmissão pode ser analógica ou digital.
Taxas de transmissão – até gigabits/s.
Depende da:
distância, técnica de transmissão, 
qualidade do cabo, diâmetro, 
comprimento das tranças, etc.
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Meios físicos – com cabeamento
Par trançado
 Tipos
UTP – não blindado
STP – blindado
Malha metálica – minimiza o ruído externo.
Vantagens
Meio de transmissão de menor custo por 
comprimento.
Ligação ao meio simples e barata.
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Meios físicos – com cabeamento
Par trançado
Desvantagens
Suscetível a ruídos.
Gerada por interferência eletromagnética (motores, 
geladeiras, quadros de luz, lâmpadas fluorescentes, 
etc).
Minimizada com a blindagem.
Classificação quanto à taxa de transmissão 
suportada:
CAT 3 – até 10 Mbps
CAT 5 – até 100 Mbps
CAT 5e e 6 – até 1 Gbps
CAT 7 – até 1 Gbps.
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Meios físicos – com cabeamento
Par trançado
Normas:
Padrões para o cabeamento de edifícios.
T568A e T568B – padrão para condutores máquina - 
concentrador.
T568A – ordem dos fios: Branco Laranja, Laranja, Branco 
Verde, Azul, Branco Azul, Verde, Branco Marrom, 
Marrom.
T568B - ordem dos fios: Branco Verde, Verde, Branco 
Laranja, Azul, Branco Azul, Laranja, Branco Marrom, 
Marrom.
Crossover – padrão para condutores máquina – máquina.
T568A numa ponta, T568B na outra.
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Meios físicos – com cabeamento
Fibra ótica
Cabo composto por filamentos de sílica (matéria-
prima do vidro) ou plástico.
Leves e finos.
Sinal ótico, gerado por pulsos de laser ou LEDs.
Características:
Altíssimas taxas de transmissão – 1 Tbps em 
laboratório (100 vezes o Gigabit Ethernet).
Isolamento elétrico completo entre transmissor e 
receptor.
Atenuação não depende da freqüência.
Imune a interferênciaseletromagnéticas.
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Meios físicos – com cabeamento
Fibra ótica
Como funciona
Um feixe de luz é lançado numa ponta da fibra, e pelas 
características óticas do meio (fibra), esse feixe percorre 
a fibra por meio de reflexões sucessivas até a outra ponta.
Tipos
Multimodo
Sem amplificadores.
Pode ser comum ou gradual - diferentes níveis de refração – 
possibilitam a reflexão do feixe.
100 Mbps a 10 km de distância.
Redes locais.
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Meios físicos – com cabeamento
Fibra ótica
Tipos:
Monomodo
1 Gbps a 100 km de distância.
Uso de laser.
Redes de longa distância.
Tipos de fontes luminosas:
LEDs – mais barato, taxas de transmissão 
menores, maior tempo de vida, menor alcance.
Laser – mais caro, taxas de transmissão maiores, 
menor tempo de vida, maior alcance.
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Meios físicos – com cabeamento
Rede elétrica (PLC)
Transmissão de dados via rede elétrica
Tecnologia - existe desde os anos de 1920 – aperfeiçoada 
recentemente para transmissão de dados.
Vantagens:
Alcance muito amplo - via rede elétrica.
Altas taxas de transmissão.
Desvantagens:
Questões de regulamentação junto ao órgão competente.
Gera interferência em outros aparelhos que usem radiofreqüência.
Em rede elétrica com muito ruído, desempenho ruim.
Half-duplex, com banda partilhada.
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Meios físicos – sem cabeamento
Diversos padrões para comunicação sem fio:
IEEE 802.11 – redes wireless.
IEEE 802.15.1 – Bluetooth.
IEEE 802.16 – WiMax.
IEEE 802.20 – 3G.
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Meios físicos – sem cabeamento
Radiofreqüência
Espectro eletromagnético
Intervalo completo da radiação eletromagnética que contém 
desde as ondas de rádio, microondas, infravermelho, luz 
visível, raios ultravioleta, raios X, até a radiação gama.
Administração do espectro é feita em cada país por 
um órgão competente.
No Brasil – ANATEL.
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Meios físicos – sem cabeamento
Infravermelho
Padrão IrDA – comunicação sem-fio via 
infravermelho.
Taxas de até 4 Mbps.
Baixo alcance (até 4,5 m).
É preciso que o receptor tenha visão do transmissor – 
sem obstáculos.
Transmissão half-duplex.
Usado em controles remotos e dispositivos simples.
Hoje em dia está sendo substituído pelo Bluetooth.
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Meios físicos – sem cabeamento
Bluetooth (IEEE 802.15.1)
Especificação para redes pessoais sem fio 
(Personal Area Networks - PANs)
Uso de uma freqüência de rádio de curto alcance, 
globalmente não licenciada e segura.
Baixa taxa de transmissão e baixo custo.
Conexão simples.
Exemplos de uso: Celulares e fones de ouvido sem-fio, 
Micros, mouses e teclados, dispositivos e receptores 
GPS, controles de videogames, modems sem-fio, etc.
Taxas de 1 Mbps (v. 1.2) a 53-480 Mbps (v. 3.0)
Nome: Homenagem a um rei da Dinamarca que unificou a 
Escandinávia na Idade Média - Harald “Bluetooth”.
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Meios físicos – sem cabeamento
Wi-Fi (IEEE 802.11)
Transmissão de dados ocorre na faixa de ondas de rádio.
Uso de uma das faixas ISM (não licenciada):
902 a 928 Mhz / 2,4 a 2,48 Ghz / 5,72 a 5,85 Ghz.
Um transmissor com 100mW de potência cobre uma área aberta de 500 
m², em média.
Rede estruturada em células, onde o receptor deve receber o 
sinal do transmissor (hotspot).
Transmissão em todas as direções 
(omnidirecional), salvo o uso de uma 
antena direcional.
Ricardo Pinheiro 32
Meios físicos – sem cabeamento
Wi-Fi (IEEE 802.11)
Alguns padrões adotados:
IEEE 802.11a – 5 Ghz, 54 Mbps.
IEEE 802.11b – 2,4 Ghz, 11 Mbps.
IEEE 802.11g – 2,4 Ghz, 54 Mbps. 
IEEE 802.11n (em estudo) – 2,4 e 5 Ghz, até 300 Mbps.
IEEE 802.11s – redes mesh (em malha).
Problemas com obstáculos (vidro, água, paredes)
Refletem ou absorvem parcialmente o sinal, 
diminuindo o seu alcance.
Custo cada vez mais baixo – popularização da rede 
sem-fio.
Ricardo Pinheiro 33
Meios físicos – sem cabeamento
WiMAX (IEEE 802.16)
Interface sem fio para MANs.
Alcance de até 50 km a 1 Gbps.
Opera na faixa ISM de 2,4 a 2,483 Ghz.
Vantagens
Custos mais baixos para implantação de infra-estrutura.
Acesso à Internet em movimento.
Suporte da indústria a esse padrão.
Desvantagens
Na prática, as taxas de transmissão são muito baixas.
Interferência gerada por causas meteorológicas.
Demora na regulamentação e na definição do uso.
Ricardo Pinheiro 34
Meios físicos – sem cabeamento
Padrões 2G, 2,5G e 3G (IEEE 802.20)
Padrões que abrangem toda a telefonia móvel, não só 
tráfego de dados.
Diversos padrões: 
2G: GPRS
2,5G: EDGE, 1XRTT
3G: UMTS/WCDMA, EVDO, etc
Usa a infra-estrutura da rede de telefonia celular.
Vantagens:
Tecnologia já existente, implementada e em funcionamento.
Desvantagens:
Custo alto de implementação.
Não há serviço pré-pago.
Ricardo Pinheiro 35
Meios físicos – sem cabeamento
Rádio
Sinal da Internet distribuído por pontos de presença 
(PoPs) espalhados por uma região.
Muito popular no interior do Brasil.
Padrões: DSSS, MMDS, LMDS.
Vantagens:
Baixo custo de manutenção.
Boas taxas de preço e velocidade, rateadas por vários 
usuários.
Desvantagens:
Sofre interferência de fenômenos meteorológicos e 
obstáculos naturais (como árvores).
Ricardo Pinheiro 36
Meios físicos – sem cabeamento
Microondas
Uso com satélites (penetra facilmente na atmosfera).
Alcance muito grande (50 km, pelo menos).
Sem obstáculos entre o transmissor e o receptor.
Necessidade de que ambos estejam “vendo”, um ao outro.
Tipos:
Em visibilidade
Em tropodifusão
Via satélite
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Meios físicos – sem cabeamento
Microondas
Em visibilidade
Uso de antenas parabólicas.
Alcance de 50 km em média.
Uso de antenas repetidoras e placas refletoras para 
restaurar e redirecionar o sinal.
Em tropodifusão
Sinal é refletido na troposfera para alcançar o destino.
Diversas bandas de transmissão.
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Meios físicos – sem cabeamento
Microondas
Via satélite
Enviado a um satélite em órbita, para depois ser 
reenviado ao destino.
Atrasos de até 270 ms na comunicação – atrapalha 
comunicações interativas.
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