Importância das Redes de Computadores

Prévia do material em texto

27/02/2018
1
Redes de Computadores
2018/1
Introdução à Redes de Computadores
Por que utilizar Redes de Computadores?
Introdução
27/02/2018
2
A informação precisa ser gerada, armazenada, processada e transportada.
Se a mesma for gerada mas não for armazenada, de nada vai adiantar.
O mesmo acontecerá se for armazenada, mas não puder ser lida, e assim por 
diante.
O transporte da informação cabe ao profissional de redes de computadores 
(vulgo redista).
Introdução
Os “clientes” do redista englobam todo tipo de pessoa:
• O usuário doméstico que quer ver notícias no computador;
• O adolescente que, curioso com algum assunto, estuda com muito esforço e 
afinco imagens e até mesmo vídeos esclarecedores - para os mais dedicados;
Introdução
• As redes de televisão que disponibilizam 
seus programas na internet;
• Empresas que estão adotando solução de 
telefonia sobre IP, um tipo de telefonia 
que usa a arquitetura das redes de 
computadores;
• Etc...
27/02/2018
3
Comunicação: uma das maiores necessidades da sociedade humana desde 
sempre.
Problema: populações dispersas geograficamente
Soluções iniciais: sinais de fumaça ou pombos-correio
1838, Samuel F. B. Morse - Telégrafo:
Início de uma nova época nas comunicações
Mensagens codificadas em cadeias de símbolos binários
Transmitido através de dispositivo gerador de pulsos elétricos
Evolução: telefone, rádio, televisão, etc.
Motivação
Como surgiram as redes de computadores?
Década de 1960:
• Período posterior à Segunda Guerra Mundial - rápido desenvolvimento da 
eletrônica aplicada;
• Com o fim do conflito, a tecnologia foi absorvida pelo meio acadêmico, 
replicando esse conhecimento para os universitários da época;
• Os anos 60, foram marcados pelas redes telefônicas com transmissão de voz 
em uma taxa constante entre os nós — origem e destino.
Um pouco de história
27/02/2018
4
Década de 1960:
• A demanda por um meio de comunicação entre 
computadores ainda era pequena, pois existiam 
pouquíssimas máquinas ao redor do mundo. Os 
equipamentos eram grandes, caros e verdadeiros 
fornos, pois tinham em seu interior inúmeras 
válvulas. 
• Em 1969, surgiu: a ARPANET, a precursora da 
internet, uma rede que tinha apenas 4 
computadores, localizados em polos universitários 
da costa leste americana.
Um pouco de história
Décadas de 1970 e 1980
• Já em 1972, a ARPANET contava com 30 computadores interligados, 
abrangendo diversas outras localidades ao redor dos EUA, incluindo 
instalações militares e empresas, todos compartilhando recursos e trocando 
dados entre si. 
• Ao combinar os protocolos TCP e IP, em 1973, a ARPANET ganhou 
escalabilidade e a capacidade de incluir sistemas de arquiteturas diversas. Até 
hoje, o TCP/IP é o protocolo padrão de tráfego da internet.
Um pouco de história
27/02/2018
5
Um pouco de história
ARPANET
Microeletrônica: Permitiu criar uma nova geração de computadores no final da 
década de 1970 e início da década de 1980. No início da década de 1980, já eram 
cerca de 200 computadores interligados.
ARPANET: Durante a Guerra Fria, a ARPANET foi usada para intermediar as 
comunicações militares. Após o fim do conflito a ARPANET deixou de ser importante 
do ponto de vista militar e foi integralmente cedida à comunidade civil, 
especialmente às universidades.
Um pouco de história
DNS: A criação do serviço de DNS, em 1986, é um divisor de 
águas para a história da internet, já que, a partir dele, 
tornou-se possível converter os números de acesso aos 
computadores.
27/02/2018
6
Década de 1990 até os dias de hoje
• No início da década de 1990, um pesquisador desenvolveu o que conhecemos 
por web;
• Tim Berners-Lee é o criador da World Wide Web (ou www), que consiste em um 
sistema de hipertexto capaz de exibir conteúdos localizados em outro local da 
rede.
• É comum que pessoas confundam web com internet, porém elas não são a 
mesma coisa.
Um pouco de história
Internet
• A internet é um conjunto de cabos, equipamentos e pacotes de dados que 
trafegam nas redes;
• O próprio termo internet é uma abreviação do termo internetwork ou redes 
interligadas;
• A internet é, portanto, uma grande rede composta por diversas outras, 
interligadas e compostas de outras redes que, por sua vez, são compostas por 
outras redes e assim sucessivamente...
• Sem a web, a internet se resumiria ao compartilhamento de recursos 
computacionais.
Um pouco de história
27/02/2018
7
“Uma Rede de Computadores pode ser vista como um conjunto de dispositivos 
processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados 
por um sistema de comunicação.” (Kurose)
“Um conjunto de computadores autônomos interconectados por uma única 
tecnologia. Dois computadores estão interconectados quando podem trocar 
informações . A conexão não precisa ser feita por um fio de cobre; também podem 
ser usadas fibras ópticas, microondas, ondas de infravermelho e satélites de 
comunicações.” (Tanembaum)
Conceitos Gerais
Classificação segundo a extensão geográfica
Conceitos Gerais
27/02/2018
8
PAN – Rede de Área Pessoal
As redes do tipo PAN, ou Redes de Área Pessoal, são 
usadas para que dispositivos se comuniquem 
dentro de uma distância bastante limitada. Um 
exemplo disso são as redes Bluetooth.
LAN – Rede Local
As chamadas Local Area Networks, ou Redes Locais, 
interligam computadores presentes dentro de um 
mesmo espaço físico. Isso pode acontecer dentro de 
uma empresa, de uma escola ou dentro da sua 
própria casa, sendo possível a troca de informações 
e recursos entre os dispositivos participantes.
Conceitos Gerais
MAN – Rede Metropolitana
A Metropolitan Area Network, ou Rede 
Metropolitana, conecta diversas Redes Locais dentro 
de algumas dezenas de quilômetros. Por exemplo, 
uma empresa que possui dois escritórios em uma 
mesma cidade e deseja que os computadores 
permaneçam interligados. 
WAN – Rede de Longa Distância
A Wide Area Network, ou Rede de Longa Distância, 
vai um pouco além da MAN e consegue abranger 
uma área maior, como um país ou até mesmo um 
continente.
Conceitos Gerais
27/02/2018
9
WLAN – Rede Local Sem Fio
A WLAN, ou Rede Local Sem 
Fio, conecta-se à internet e é 
bastante usada tanto em 
ambientes residenciais quanto 
em empresas e em lugares 
públicos.
Conceitos Gerais
Rede de Campus (CAN)
Rede de Campus (CAN – Campus Area
Network) é uma rede que compreende uma 
area mais ampla que uma rede local, que 
pode conter varios edificios proximos. 
Exemplo: Um Campus Universitario.
Rede de Armazenamento (SAN)
Rede de Armazenamento (SAN - Storage Area
Network) e uma rede que compartilha uma 
base de dados comum em um determinado 
ambiente.
Conceitos Gerais
27/02/2018
10
Internet
Conjunto de redes de computadores interligadas 
pelo mundo inteiro. Utiliza a arquitetura TCP/IP, e 
disponibiliza o acesso a serviços, permite a 
comunicação e troca de informação aos usuários do 
planeta.
Intranet
Rede de computadores de uma determinada 
organização, baseada na arquitetura TCP/IP. Fornece 
serviços aos empregados, e permite a comunicação 
entre os mesmos e, de forma controlada, ao 
ambiente externo (a Internet). Também conhecida 
como Rede Corporativa.
Conceitos Gerais
Parâmetros de Comparação de Redes
• Compatibilidade
o Interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fabricantes
• Confiabilidade
o Tempo médio entre falhas, Tolerância a falhas, Reconfiguração após 
falhas, Degradação, Redundância
• Custo
o Estações, Meios de comunicação, Equipamentos de interligação
• Desempenho
o Capacidade efetiva de transmissão da rede
Conceitos Gerais
27/02/2018
11
• Modularidade
o Alterações na rede sem mudar o desempenho, facilidade de modificação 
e o crescimento, suporte a futuras demandas.
• Retardo de Transferência
o Retardo de Acesso: tempo gasto para que uma mensagem gerada possa 
ter acesso ao meio para transmiti-la.
o Retardo de Transmissão: tempo gasto a partir do início da transmissão até 
a chegada no destino.
• Retardo de Acesso+ Retardo de Transmissão = Retardo de Transferência
Conceitos Gerais
VPN (Rede Privada Virtual)
• É uma rede virtual estabelecida entre dois ou mais pontos, que oferece um 
serviço que permite o acesso remoto, de funcionários ou fornecedores a uma 
determinada rede, a fim de executarem suas tarefas.
• Usada por funcionários, para terem acesso aos e-mails corporativos via 
Intranet, ou para as equipes de suporte técnico solucionarem problemas em 
seus sistemas de maneira remota.
Conceitos Gerais
27/02/2018
12
Imaginem tal situação:
• O computador A está ligado a B;
• No entanto, isso não significa que eles podem trocar informações;
• Talvez eles falem linguagens diferentes (ou protocolos diferentes; é a mesma 
coisa);
• Ninguém tem certeza de que a informação passará pelo cabo;
• Temos aí, uma rede em sentido físico, visto que as duas máquinas estão 
conectadas;
• É o começo de uma rede de computadores. 
• Mas o que é preciso para que esses computadores possam se comunicar de fato?
Conceitos Gerais
A B
Para que esses computadores possam se comunicar de fato, é preciso, no mínimo:
1. Que a e b possam ser acessados. Ou seja, eles precisam ter dispositivos, 
internos ou externos, conectados aos seus respectivos barramentos, que 
possibilitem a comunicação em rede; esses equipamentos chamam-se “placas de 
redes”. Um computador pode ter uma ou várias delas. Além disso, as placas de 
rede precisam ter algum nome ou endereço, para que possam ser chamadas.
2. As placas de rede precisam falar a mesma linguagem, ou protocolo.
Conceitos Gerais
3. As placas de rede devem conseguir acessar ao cabo de 
cobre, de fibra ou outro objeto que seja capaz de transmitir 
sinais (enlace) de forma que as duas máquinas consigam 
conversar de forma viável, isto é, sem muitos erros.
27/02/2018
13
Endereçamento
• Para que os computadores numa mesma rede possam ser acessados, é 
necessário que haja uma identificação. 
Conceitos Gerais
• No caso dos seres humanos, atendemos 
quando alguém chama nosso nome ou 
apelido. Não atendemos quando chamam 
pelo nosso RG. 
• No caso dos computadores, essa identificação 
é algo que está contido na placa de rede. 
Cada placa de rede tem um endereço.
Endereçamento
• A rede mostrada no desenho é composta de nove computadores conectados a 
um único meio físico (enlace).
• Assuma que este enlace são cabos com fios de cobre.
• O enlace no qual estão conectados é próprio para transportar tais sinais 
elétricos.
• Os sinais elétricos são codificados de forma que, quando recebidos pelo 
computador destinatário, este decodifica o sinal para interpretá-lo.
• Se acontecer alguma coisa no enlace que altere o sinal elétrico, significa que 
quando a máquina destinatária receber o sinal, vai interpretá-lo de forma 
errada.
• Por isso, não devem acontecer interferências.
Conceitos Gerais
27/02/2018
14
Endereçamento
• Por isso o motivo para a existência do endereçamento: somente a máquina 
destinatária correta saberá que os sinais elétricos são para ela.
Conceitos Gerais
Endereçamento
• O computador A fala. Ele quer enviar uma informação para E. Assim, na sua 
fala, está contido o endereço do destinatário. 
• Assim, A eletrifica a rede, e todas as outras máquinas exceto ela própria 
recebem o sinal. Quando cada computador (ou melhor, cada placa de rede) 
recebe o sinal, interpreta-o, e verifica se ele é o destinatário dos sinais 
elétricos. Se for, aceita; caso contrário, nega. As placas de rede são 
programadas para obedecerem a essa regra.
• Resumindo: um envia, todos recebem e interpretam os sinais elétricos, mas só 
o destinatário trabalha os sinais. É lógico que pode haver mais de um 
destinatário, uma vez que a pode desejar falar com todos, por exemplo.
Conceitos Gerais
27/02/2018
15
Protocolo
• Suponha que, em nossa rede de cinco computadores, dois deles queiram falar 
ao mesmo tempo. 
• No caso, A quer falar com E e C quer se comunicar com D.
• O que ocorrerá?
Conceitos Gerais
Protocolo
• Resultado: a rede fica sem conexão cada vez que isso 
acontece. As máquinas não conseguem se comunicar 
por alguns milissegundos
• Esse problema é causado simplesmente porque todo o 
enlace é eletrificado quando alguma máquina fala. 
Conceitos Gerais
• Assim, se duas máquinas falam ao mesmo tempo o enlace é duplamente 
eletrificado, e os sinais elétricos, é claro, são totalmente alterados e se tornam 
ilegíveis para a máquina destinatária.
• Agora, imagine uma rede com centenas computadores!
27/02/2018
16
Protocolo
• Pode ser visto como uma linguagem, ou melhor, um conjunto de regras para comunicação 
em redes de computadores.
• Um protocolo poderia definir, por exemplo, as seguintes regras para comunicação:
1. A máquina que quer falar deve primeiro escutar o enlace, para ver se alguém já está 
falando por meio dele.
2. Se o enlace estiver ocupado, então espera mais um pouco e escuta novamente mais 
tarde.
3. Se o enlace estiver desocupado, então começa a falar nele.
4. Se for percebido que houve uma colisão, então a máquina termina de falar, espera 
um pouco e escuta a rede. Ou seja, volta ao ponto 1. 
• Importante ressaltar que não existe somente um, e sim muitos protocolos, cada um com 
suas próprias regras.
Conceitos Gerais
Um sistema básico de comunicação de
Dados é composto por cinco elementos:
a) Mensagem: informação a ser transmitida. Pode ser constituída de texto, 
números, figuras, áudio e vídeo.
b) Transmissor: é o dispositivo que envia a mensagem de dados. Exemplos: 
computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo;
c) Receptor: é o dispositivo que recebe a mensagem. Pode ser um computador, um 
telefone, etc.;
d) Meio: é o caminho físico por onde viaja uma mensagem dirigida ao receptor;
e) Protocolo: é um conjunto de regras que governa a comunicação de dados. 
Representa um acordo entre os dispositivos que se comunicam.
Resumo
27/02/2018
17
Transmissão de dados
Basicamente há 3 tipos de transmissão de 
dados:
a) Simplex: um dispositivo é o transmissor e 
o outro é o receptor. A transmissão de 
dados simplex é, portanto, unidirecional;
Conceitos Gerais
b) Half-duplex: bidirecional, mas, por compartilharem o mesmo canal de 
comunicação, os dispositivos não transmitem e recebem dados ao mesmo tempo;
c) Full-duplex: transmissão e recepção de dados ao mesmo tempo.
Transmissor Receptor
Transmissor
Receptor
Receptor
Transmissor
Transmissor
Receptor
Receptor
Transmissor
Internet
A internet é uma rede, mas diferente das redes que vimos até agora.
Foram apresentadas redes em que todos os computadores têm em comum o 
mesmo enlace, seja este enlace um cabo único, ou um repetidor. 
Este tipo de rede chama-se rede local, ou LAN (de Local Area Network).
Conceitos Gerais
A internet, contudo, é um tipo de rede mais 
complexa, tanto pela abrangência geográfica 
(ela não ocupa apenas uma sala, um escritório 
ou uma empresa; ocupa o mundo todo), quanto 
pela diversidade de tecnologias e protocolos. 
27/02/2018
18
Internet
Enquanto uma rede local possui um único protocolo que dita o funcionamento 
das máquinas, a internet conecta diversas redes de protocolos diferentes, e a 
própria internet possui estruturas diversas. 
A internet é uma rede de longa distância, uma WAN (Wide Area Network), a maior 
das WAN’s. 
Conceitos Gerais
Sabe-se, por exemplo, que um computador liga-se 
a ela por meio de um cabo, que sai da sua casa em 
direção à próxima central telefônica ou outro tipo 
de provedor de acesso.
A arquitetura da internet, a princípio, é uma 
nuvem nebulosa.
Internet
Conceitos Gerais
Na figura, temos o computador A conectado diretamente à internet, e um segundo 
computador (B) conectado ao computador A.
Isso é possível, e você não precisa pagar duas conexões para as operadoras de 
telefonia. Basta o computador A ter duas placas de rede.
27/02/2018
19
Internet
Conceitos Gerais
• Na figura, temos uma rede 
completa conectada à internet.
• Neste exemplo, o computador A
forneceacesso à internet para 
toda a rede.
• Os outros computadores são 
interligados ao repetidor.
Um pouco sobre a divisão das Redes (1/6)
Conceitos Gerais
• Podemos dividir as redes de computadores em camadas.
• Vimos um pouco sobre a camada mais baixa da rede, que são os enlaces físicos 
(cabos e o repetidor), e dissemos um pouco também sobre as regras da camada 
que está imediatamente sobre esta, que é a camada enlace. 
• Vimos que pelos enlaces transitam sinais elétricos.
• Todavia, você deve concordar também que os computadores possuem muito 
mais do que sinais elétricos: eles possuem informações. 
27/02/2018
20
Um pouco sobre a divisão das Redes (2/6)
Conceitos Gerais
• Os sinais elétricos são apenas informações convertidas para um formato que 
pode ser transmitido.
• As informações propriamente ditas são manipuladas por outros protocolos, 
diferentes daqueles protocolos que manipulam sinais elétricos.
• Ou seja, o enlace físico, propriamente dito, não possui nenhum protocolo. 
• Ele apenas existe para transportar sinais elétricos. 
Um pouco sobre a divisão das Redes (3/6)
Conceitos Gerais
• Existem, contudo, protocolos nas máquinas que dizem a elas como transmitir, 
como falar e como ouvir sinais elétricos.
• A inteligência não está no enlace, mas nas máquinas;
• Estes protocolos são necessários para que seja possível a comunicação através 
do enlace físico.
• Assim, temos protocolos que operam sobre o enlace, mas não nele; operam em 
uma camada acima. 
27/02/2018
21
Um pouco sobre a divisão das Redes (4/6)
Conceitos Gerais
• Em redes, a camada mais baixa é a camada física:
• Nela se encontram os enlaces físicos e equipamentos que fazem parte dela, 
como repetidores.
• A camada imediatamente acima da camada física é a camada enlace.
• Sim, isso mesmo, você pode achar um pouco estranho esse nome, uma vez que 
os enlaces estão na camada física;
• Mas é isso mesmo: a camada física contém os enlaces, e a camada enlace 
contém os protocolos de acesso aos enlaces. 
Um pouco sobre a divisão das Redes (5/6)
Conceitos Gerais
• Mas a camada enlace apenas dita as regras para que a comunicação seja 
possível.
• A camada enlace tem o objetivo de “pegar” os dados da máquina que quer 
transmitir, e falar esses dados no enlace físico, obedecendo as regras do 
protocolo de camada enlace, que dita como a máquina deve falar no enlace 
físico.
• Na outra ponta da rede, a máquina destinatária também usará o protocolo de 
camada enlace para saber como deve ouvir a informação que vem pelo enlace 
físico. 
27/02/2018
22
Um pouco sobre a divisão das Redes (6/6)
Conceitos Gerais
• Assim que tiver recebido a informação, a camada enlace da máquina 
destinatária traduz os sinais elétricos e passa a informação para que a máquina 
trabalhe com ela.
• A camada enlace, portanto, existe em todas as máquinas de uma rede; bem 
como todos os protocolos desta camada.
Resumindo
A aplicação de e-mail não possui acesso à placa de rede, e muito menos sabe traduzir o e-mail 
para sinais elétricos. Sendo assim, o programa de e-mail manda os dados para a camada enlace 
do computador, e fica despreocupado.
A camada enlace de A trata de trabalhar com os dados recebidos pelo programa de e-mail. Ela 
vai, basicamente, traduzir os dados para sinais elétricos e enviar pelo enlace físico.
Os dados vão transitar pelo enlace físico até a máquina B.
A camada enlace da máquina B, ao receber os sinais elétricos, verificará se a destinatária é a 
máquina B. Se for, então processará os sinais elétricos, transformando-os novamente em 
informação lógica.
Finalmente, a camada enlace da máquina B passará os dados para o programa de e-mails próprio.
A máquina A tem dados a transmitir. Esses dados 
podem ser, por exemplo, um email digitado pelo 
usuário em uma aplicação própria.
27/02/2018
23
Um pouco sobre a divisão das Redes
Conceitos Gerais
• Claro, há mais coisas que acontecem além disso.
• Porém percebe-se a existência de três camadas 
nesta rede: a camada física, a camada enlace, e a 
camada de aplicação.
• Vimos como funciona a comunicação entre dois 
computadores, mas nossas redes modernas 
baseadas em TCP/IP não possuem apenas três 
camadas.
• Elas possuem cinco!
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Exercícios
1. Com suas palavras, defina rede de computadores.
2. O que é um protocolo? Qual sua função?
3. Verdadeiro ou falso:
a) Em uma rede local, o endereçamento físico é um dos requisitos necessários para que haja 
comunicação entre as máquinas.
b) Quando uma máquina fala, somente a máquina destinatária recebe os sinais elétricos.
c) Em uma rede com meio físico compartilhado, é necessário um protocolo para regular a 
educação das máquinas.
4. O que é uma colisão? Quando ela ocorre?
5. Diferencie LAN de WAN.
6. Verdadeiro ou falso:
a) Não é possível conectar uma rede inteira à internet usando-se um único computador; é 
necessário um enlace com acesso à internet para cada máquina.
7. Explique a diferença entre comunicação Simplex, Half-duplex e Full-duplex. Exemplifique cada 
um deles com um sistema real.
8. O que faz uma placa de rede?
27/02/2018
24
Exercícios
9. A empresa X deseja ligar a rede local de sua matriz em Porto Alegre com a rede local da sua 
filial em Pelotas com o intuito de permitir o compartilhamento de dados entre essas Unidades. 
Tanto na matriz como na filial, há uma rede interna que interliga os computadores no ambiente 
físico. Após realizada, será formada uma rede:
a) PAN. b) MAN. c) CAN. d) TAN. e) WAN.
10. Hoje em dia, quando falamos de redes, geralmente estamos nos referindo a duas categorias 
principais: redes locais e redes de ampla abrangência geograficamente distribuídas. A categoria 
na qual uma rede pertence é determinada pelo seu tamanho. Uma........ pode ter cobertura 
mundial; uma ....... normalmente cobre uma área geograficamente menor que 3 km. As redes de 
tamanho intermediário a essas duas são, em geral, conhecidas como ...... e abrangem uma 
cobertura de cerca de dezenas de quilômetros, cobrindo normalmente a área dentro de um 
distrito ou de uma cidade. As lacunas I, II e III são preenchidas, correta e respectivamente, por:
a) MAN, WAN, LANs
b) WAN, LAN, MANs
c) LAN, MAN, WANs
d) MAN, LAN, WANs
Bibliografia
SOUZA, Lindeberg Barros de. Redes de Computadores: Dados, Voz e Imagem. São 
Paulo: Érica, 1999.
TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. Rio de Janeiro: 4ª Ed. Érica, 2003.
TORRES, Gabriel. Redes de Computadores: Curso Completo. Rio de Janeiro: Axcel
Books do Brasil, 2001.