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01_Introdução a Redes de Computadores

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Redes de Computadores:
Aplicação e Transporte 
Introdução a Redes de 
Computadores
Sumário
• Introdução
• Uso de redes de computadores
• Tipos de redes
• Internet
• Protocolos
• Redes de acesso
• Meios físicos
• Camadas de protocolos
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Introdução
• O que é uma rede de computadores?
• Conjunto de dispositivos interconectados para trocar informações e compartilhar recursos
• No começo as redes eram formadas por dispositivos convencionais (computadores pessoais)
• Mas e hoje? Podemos ainda utilizar a expressão: “redes de computadores?”
• Somente computadores tradicionais participam de uma rede?
Introdução
• Significado da palavra “computador” é mais amplo atualmente
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Introdução
Evolução das redes
• Redes de computadores têm evoluído rapidamente nas últimas décadas
• Qual a razão para este crescimento?
• Dois motivos principais:
• Necessidade de troca de informações com baixo custo e alta velocidade
• Necessidade de compartilhar recursos de hardware e de software 
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Evolução das redes
• Troca de informações barata e rápida
• Instituições disponibilizando notas e informações acadêmicas para os alunos
• Cursos à distância
• Informações de cunho geral para a sociedade
• Transações bancárias
• Marketing
• Comércio eletrônico
• E-mail
Evolução das redes
• Compartilhamento de recursos de hardware e software 
• Impressoras
• Espaço em disco
• Outros processadores
• Arquivos
• Conexão à Internet
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Uso de redes de computadores
• Redes corporativas
• Empresas com muitas fábricas monitorando estoque em todas as unidades
• Redes para pessoas
• Acesso a informações remotas
• Comunicação
• Diversão
Visão geral de uma rede
• Alguns papéis importantes em uma rede
• Transmissor (origem)
• Receptor (destino)
• Dado a ser enviado/recebido
• Canal de comunicação (link)
• Interface de rede
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Visão geral de uma rede
dado
Canal de comunicação
interface interface
Transmissor ou origem
Receptor ou destino
Transmissor: geralmente dinâmico (em 
um momento pode tanto estar 
transmitindo quanto recebendo dados) Canal de comunicação: 
transporta os dados entre 
o transmissor e o receptor
Interface de rede: conecta os 
dispositivos fisicamente ao canal 
de comunicação. Coloca o dado 
na origem e retira no destino.
Cada dispositivo em uma rede 
possui uma identificação única. No 
caso da Internet, cada host possui 
um IP que é único em toda a rede.
Tipos de redes
• Classificação das redes por escala
Máquina de fluxo de dados
Multicomputador
Rede Local
Rede Metropolitana
Rede Geograficamente Distribuída
Internet
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Redes Locais
• Também chamada de LAN (Local Area Network)
• Redes privadas
• Prédios, campus universitário
• Características principais: 
• Possuem poucos quilômetros de extensão
• Alta taxa de transferência
• Baixa ocorrência de erros
• Sem roteamento da informação (caracterizado por um broadcast)
• Topologia
• Maneira pela qual os elementos são interligados
• Estrela
Redes Locais
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Redes Locais
• Topologia
• Maneira pela qual os elementos são interligados
• Barra
Redes Locais
• Topologia
• Maneira pela qual os elementos são interligados
• Anel
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Redes Metropolitanas
• Também chamada de MAN (Metropolitan Area Network)
• Abrangem a região metropolitana de uma cidade
• Versão ampliada de uma LAN
• Existe roteamento de informação, mas é transparente para o usuário 
final (telecomunicações)
Redes Metropolitanas
• Utilizam o padrão DQBD (Distributed Queue Dual Bus)
• Dois cabos interligam os computadores, um para cada direção
Direção do fluxo do barramento
Direção do fluxo do barramento
Head-end
Head-end
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Redes Geograficamente Distribuídas
• Também chamadas de WAN (Wide Area Network)
• Engloba uma vasta região (estado, país, continente)
• Alta taxa de erros
• Possui roteamento da informação
Redes Geograficamente Distribuídas
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Redes sem fio
• Segmento que mais cresce na indústria de computadores
• Conexão em carros, aviões, qualquer lugar
• Escritório portátil
• Custo reduzido de infraestrutura
• Suporte a aplicações móveis
Internet
• Rede de computadores mundial
• Conecta milhões de equipamentos de computação em todo o mundo
• Equipamentos são chamados de hosts ou sistemas terminais
• Aplicações da Internet (a Web, e-mail, etc) são programas de aplicação 
de rede
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Componentes da Internet
• Os hosts operam protocolos que controlam o envio e o recebimento de 
informações na Internet
• TCP e IP: protocolos mais importantes da Internet
• Conhecidos coletivamente como TCP/IP
• Os hosts são conectados entre si por enlaces (links) de comunicação
• Cabos coaxiais, fibra óptica, etc
Componentes da Internet
• Sistemas finais são geralmente conectados por equipamentos de 
comutação (troca)
• Roteadores (routers)
• Encaminha a informação (pacotes de dados) do enlace de entrada 
para o enlace de saída
• Internet: rede de redes
• Conjunto interconectado de redes públicas e privadas (Internet e 
Intranet)
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Componentes da Internet
• Internet:
• Levemente hierárquica
• Provedores de serviços 
de Internet (ISPs)
ISP local
Rede
corporativa
ISP regional
Roteador
Estações fixas
Servidor
Estações móveis
ISP local → ISP regional → ISP nacional e internacional
Internet x Intranet
• Internet pública:
• A rede global discutida anteriormente
• Internet privada:
• Redes privadas, onde os computadores não são acessíveis às 
máquinas externas
• Coorporações, orgãos governamentais, etc
• Chamada de Intranet
• Usam a mesma tecnologia da Internet (computadores, 
roteadores, protocolos, padrões...)
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Tipos de serviço
• Dois tipos de serviço às aplicações distribuídas:
• Orientado à conexão
• Garante envio correto das informações
• Não-orientado à conexão
• Não garante a corretude da entrega das informações
Entidades básicas
• Os hosts podem ser divididos em duas categorias:
• Clientes
• Comumente estações de trabalho comuns
• Pedem determinado serviço
• Servidores
• Comumente máquinas mais poderosas
• Proveem determinado serviço
• Modelo que predomina na Internet
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Entidades básicas
• Utilizado por inúmeras aplicações populares
Entidades básicas
• Aplicações distribuídas
• Cliente e servidor em máquinas e redes diferentes
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Entidades básicas
• Tipos de servidores:
• Arquivos (serviços de armazenamento e acesso às informações)
• Banco de dados (BDs e processos de consulta)
• Impressão (serviços de impressão)
• Comunicação (procedimentos de acesso à rede e interface com os
dispositivos dos usuários)
• Gerenciamento (tráfego da rede, desempenho, identificação de falhas)
• ...
Meios de transmissão
• São os caminhos físicos através dos quais ocorre a comunicação entre 
remetente/destinatário
• Podem ser classificados em:
• Guiados
• Meios físicos como cabos coaxiais, fibra óptica, ...
• Não-guiados:
• Usa atmosfera terrestre ou o espaço
• Satélites, microondas, infravermelho, ...
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Meios Guiados
• Capacidade limitada pelos parâmetros de distância e tipo da rede
• Restrição de largura de banda
• Restrição na taxa de transmissão (em bits/segundo)
• Mais comuns são:
• Cabos coaxiais
• Pares trançados
• Fibra óptica
Meios Guiados
• Cabo Coaxial
• Fio de cobre esticado na parte central envolvido por um material 
dielétrico isolante (não conduz corrente elétrica)
• O isolante é protegido por um condutor cilíndrico
• O condutor externo é coberto por uma camada plástica protetora
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Meios Guiados
• Cabo coaxial
• Largura de banda depende do tamanho do cabo
• Em cabos de 1km, pode se chegar a uma taxa de 1 a 2 Gbps
• Bidirecionais
• Foram muito usados no sistema telefônico, mas têm sido substituídos por 
fibra óptica
Meios Guiados
• Cabo de Par Trançado
• UTP (Unshielded Twisted Pair)
• Sem blindagem (mais usado)
• STP (Shielded Twisted Pair)
• Com blindagem
• Consistem emdois fios de cobre encapados, enrolados de forma 
helicoidal para diminuir a interferência elétrica entre os fios
• Categoria 3: fio telefônico, Ethernet de 10Mbps
• Categoria 5: Ethernet de 100 Mbps 
• Categoria 6: Ethernet de 1 Gbps
• Categoria 7: Ethernet de 10 GB
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Meios Guiados
• Cabo de fibra ótica:
• Meio de transmissão: fibra de vidro ultrafina, iluminada 
por pulsos de luz
• Luz indica um bit 1, ausência de luz indica um bit 0
• Operação de alta velocidade:
• Ethernet de 100 Mbps
• Transmissão de alta velocidade ponto a ponto (ex.: 10 Gbps)
• Baixa taxa de erros
Meios Guiados
• Cabos de fibra óptica Capa externa
Extremidade de um cabo com 3 fibras
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Meios Não-Guiados
• Necessidade de transmissão em locais onde não podem ser passados 
cabos ou a passagem dos mesmos é impossível
• Desertos, pântanos, etc
• Meios mais conhecidos:
• Satélites
• Microondas
• Infravermelho 
Meios Não-Guiados
• Satélites
• Meio mais conhecido no Brasil
• Distâncias grandes
• Causam retardos na comunicação
• Canais de até 50Mbps
• Microondas
• Transmissão de ondas de rádio com maiores frequências
• Canais de até 155Mbps
• Envio direcionado (evitando que qualquer um receba o sinal)
• Infravermelho
• Distâncias pequenas e muita interferência do meio
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Protocolos
• Conjunto de regras que determinam como deve ocorrer a 
comunicação entre duas estações em uma rede
• Mensagens específicas são enviadas
• Ações específicas são tomadas
Protocolos
• Analogia humana
tempo
Oi
Oi
2:00
Que horas são?
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Protocolos
• Em redes de computadores
• Máquinas em vez de pessoas
• Toda comunicação na Internet é governada por protocolos
Protocolos definem formato, ordem 
de mensagens enviadas e recebidas 
entre entidades de rede e ações 
tomadas ao enviar ou receber uma 
mensagem.
Protocolos
• Em redes de computadores
Pedido de conexão
Resposta positiva
GET: http://www.unisinos.br
<arquivo>
tempo
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Protocolos
• Em sistemas de comunicação existem mensagens de controle desta
comunicação além dos dados que se quer enviar
• Para um protocolo funcionar
• atender a todas as funções necessárias
• que as duas máquinas ou entidades entendam as mensagens
recebidas
• que respondam da mesma forma às mensagens
Protocolos
• Capacidade de transmissão é dividida entre sinalização e informação
• diferentes protocolos terão diferentes overheads
• velocidade efetiva não considera overhead
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Camadas de Protocolos
• Redes são complexas!
• Muitos componentes
• Hosts
• Roteadores
• Enlaces
• Aplicações
• Protocolos
• Hardware, Software…
PERGUNTA:
Existe alguma esperança de 
organizar a estrutura da rede? 
Ou pelo menos, organizar nossa 
discussão de redes?
Protocolos Hierárquicos
• Redes de computadores modernas
• organizadas de uma forma estruturada
• componentes hierarquizados em camadas
• Por quê?
• isolar as camadas superiores dos detalhes de implementação dos 
níveis inferiores
• possibilitar a substituição da implementação de uma camada por 
outra
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Camadas de Protocolos
Passagem (compra)
Bagagem (entrega)
Portão (embarque)
Decolagem
Roteamento do avião
Passagem (reclama)
Bagagem (recupera)
Portão (desembarque)
Aterrissagem
Roteamento do avião
Roteamento do avião
Uma série de passos...
Camadas de Protocolos
• Por que usar camadas?
• Ao lidar com sistemas complexos:
• Estrutura explícita permite identificação de relações entre componentes do sistema 
complexo.
• Modelo de referência para discussão.
• Modularização facilita implementação, atualização do sistema
• Mudanças de implementação do serviço da camada é transparente ao resto do 
sistema
• Exemplo: mudança no procedimento do portão não afeta o resto do sistema
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Camadas de Protocolos
• Pilha de Protocolos da Internet
• Aplicação: suporta aplicações de rede
• FTP, SMTP, HTTP
• Transporte: transferência de dados entre sistemas terminais
• TCP, UDP
• Rede: roteamento de datagramas da origem ao destino
• IP
• Enlace: transferência de dados entre elementos de rede vizinhos
• PPP, ethernet
• Física bits “nos fios”
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Camadas de Protocolos
• Camadas são implementadas como processos em hardware ou software
• realizam funções próprias de cada nível
• são denominados entidades de nível n
• Entidades de um mesmo nível n em cada máquina trocam informações entre si de acordo 
com um protocolo n
• As entidades n utilizam serviços n-1 providos pelos níveis inferiores e fornecem serviços ao 
nível n+1
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Camadas de Protocolos
• Dados não são transmitidos diretamente da entidade n de uma máquina para a 
entidade n de outra
• cada camada passa dados e informações à camada imediatamente inferior
• Entre duas camadas adjascentes existe uma interface que define as primitivas e 
serviços que a camada inferior oferece à superior
• A definição clara destas interfaces é fundamental no isolamento entre camadas
Camadas de protocolos
L: holandês
Ik hou van 
mijn tante 
Carmen
Fax # ---
L: holandês
Ik hou van 
mijn tante 
Carmen
Eu gosto da
minha tia 
Carmen
L: holandês
Ik hou van 
mijn tante 
Carmen
Fax # ---
L: holandês
Ik hou van 
mijn tante 
Carmen
mensagem
Informação 
para o tradutor 
remoto
Informação para a 
secretária remota
3
2
1
filósofo
tradutor
secretária
I like 
my aunt 
Carmen
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Camadas de Protocolos
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
A B C
Prof. Márcio Garcia Martins
marciog@unisinos.br
Para anotar: ao enviar e-mail sempre coloque o 
seguinte prefixo no assunto
[RC:AT-ano-semestre] – Nome do aluno
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	Slide 1: Redes de Computadores: Aplicação e Transporte 
	Slide 2: Sumário
	Slide 3: Introdução
	Slide 4: Introdução
	Slide 5: Introdução
	Slide 6: Evolução das redes
	Slide 7: Evolução das redes
	Slide 8: Evolução das redes
	Slide 9: Uso de redes de computadores
	Slide 10: Visão geral de uma rede
	Slide 11: Visão geral de uma rede
	Slide 12: Tipos de redes
	Slide 13: Redes Locais
	Slide 14: Redes Locais
	Slide 15: Redes Locais
	Slide 16: Redes Locais
	Slide 17: Redes Metropolitanas
	Slide 18: Redes Metropolitanas
	Slide 19: Redes Geograficamente Distribuídas
	Slide 20: Redes Geograficamente Distribuídas
	Slide 21: Redes sem fio
	Slide 22: Internet
	Slide 23: Componentes da Internet
	Slide 24: Componentes da Internet
	Slide 25: Componentes da Internet
	Slide 26: Internet x Intranet
	Slide 27: Tipos de serviço
	Slide 28: Entidades básicas
	Slide 29: Entidades básicas
	Slide 30: Entidades básicas
	Slide 31: Entidades básicas
	Slide 32: Meios de transmissão
	Slide 33: Meios Guiados
	Slide 34: Meios Guiados
	Slide 35: Meios Guiados
	Slide 36: Meios Guiados
	Slide 37: Meios Guiados
	Slide 38: Meios Guiados
	Slide 39: Meios Não-Guiados
	Slide 40: Meios Não-Guiados
	Slide 41: Protocolos
	Slide 42: Protocolos
	Slide 43: Protocolos
	Slide 44: Protocolos
	Slide 45: Protocolos
	Slide 46: Protocolos
	Slide 47: Camadas de Protocolos
	Slide 48: Protocolos Hierárquicos
	Slide 49: Camadas de Protocolos
	Slide 50: Camadas de Protocolos
	Slide 51: Camadas de Protocolos
	Slide 52: Camadas de Protocolos
	Slide 53: Camadas de Protocolos
	Slide 54: Camadas de protocolos
	Slide 55: Camadas de Protocolos
	Slide 56

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