4 Conceitos Básicos de Redes

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EC/EB/TGT - NP224/NPT216
Redes de Computadores
04 – Redes: conceitos básicos
Prof. Edson J. C. Gimenez
soned@inatel.br
2016/Sem2
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Referências do capítulo:
1. Kurose & Ross. Redes de Computadores e a Internet: uma
abordagem top-down, 6ª ed.
2. Forouzan. Comunicação de Dados e Redes de
Computadores, 4ª ed.
3. Tanenbaum & Wetherall. Redes de Computadores, 5ª ed.
4. Stallings. Redes e Sistemas de Comunicação de Dados:
Teoria e Aplicações Corporativas, 5ª ed.
� Características:
� Operam dentro de uma área geográfica limitada
Redes Locais - LANs
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� Operam dentro de uma área geográfica limitada
� Permitem o acesso múltiplo a meios físicos com uma grande
largura de banda (altas taxas)
� Controle privativo da rede, sob administração local
� Fornece conectividade ininterrupta aos serviços locais
� Conecta dispositivos fisicamente adjacentes
� Principais dispositivos:
Redes Locais - LANs
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� Principais tecnologias:� Principais tecnologias:
� Ethernet (IEEE802.3)
� Wi-Fi (IEEE802.11)
� Características:
� Operam em uma ampla área geográfica
Redes Longa Distância – WANs
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� Permitem o acesso através de interfaces seriais operando a
baixas velocidades
� Fornece conectividade ininterrupta e intermitente
� Conecta dispositivos separados através de grandes áreas
geográficas
� Principais dispositivos:
Redes Longa Distância – WANs
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� Principais tecnologias:
� Sistemas celular (2G, 3G, 4G, ...), Sistemas Satélite,� Sistemas celular (2G, 3G, 4G, ...), Sistemas Satélite,
IP/MPLS, xDSL, Frame Relay, Hierarquias digitais T (EUA) e
E (Europa), ATM, SONET, etc.
� Características:
� Rede que abrange uma área metropolitana (uma cidade ou
Redes Metropolitanas – MANs
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� Rede que abrange uma área metropolitana (uma cidade ou
uma área suburbana).
� Geralmente consiste em uma infraestrutura permitindo
interligar redes locais em uma mesma área geográfica,
servindo ainda de acesso a WAN.
� Principais tecnologias:
� WiMAX, redes mesh, FDDI, etc.
� Características:
� Rede que abrange uma área bastante limitada; tipicamente,
Redes de Área Pessoal – PANs
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� Rede que abrange uma área bastante limitada; tipicamente,
com os dispositivos bastante próximos uns dos outros.
� Exemplo: Bluetooth – IEEE802.15
Internet
� A Internet é um conglomerado de redes (rede de redes).
� Não é de propriedade de nenhum grupo, porém alguns
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� Não é de propriedade de nenhum grupo, porém alguns
órgãos (associações) cuidam de seus padrões e controle,
tais como IETF, IAB, IANA, Comitê Gestor de Internet no
Brasil (CGI), etc.
Backbone Internet mundial – cabos submarinos
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http://submarinecablemap.com/
Topologias
Definem a estrutura da rede.
� Topologia Física:
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� Topologia Física:
� Define o layout efetivo dos meios físicos - fisicamente, como
os dispositivos estão interligados
� Anel
� Barramento
� Estrela (Estrela Estendida)
� Malha (Aberta e Fechada)
� Hierárquica.
� Topologia Lógica:
� Define (logicamente) como os meios físicos são acessados
pelos hosts para o envio de dados
� Broadcast
� Passagem de token
� Dispositivos Finais:
� Formam a interface entre o usuário e a rede de comunicação.
Dispositivos de Rede
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� Formam a interface entre o usuário e a rede de comunicação.
� Exemplos:
� Computadores (estações de trabalho, laptops, servidores de
arquivo, servidores Web), impressoras de rede, telefones
VoIP, câmeras de segurança, dispositivos móveis, etc.
� No contexto de rede, são mencionados como hosts
� Um dispositivo host pode ser tanto a origem ou o destino de� Um dispositivo host pode ser tanto a origem ou o destino de
uma mensagem transmitida pela rede.
� Para distinguir um host de outro, cada host em uma rede é
identificado por um endereço.
� Dispositivos Intermediários:
� Fornecem conectividade e operam por trás do cenário para
Dispositivos de Rede
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� Fornecem conectividade e operam por trás do cenário para
garantir que os dados fluam através da rede.
� Conectam os hosts individuais à rede e podem conectar
múltiplas redes individuais para formar uma internetwork
(rede interconectada).
� Exemplos:
� Dispositivos de Acesso a Rede (hubs, switches, access
points (APs))points (APs))
� Dispositivos de Redes Interconectadas (roteadores)
� Servidores e Modems de Comunicação
� Dispositivos de Segurança (firewalls, IDS)
Dispositivos de Rede
Dispositivos Finais
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Dispositivos Intermediários
� Repetidor
� 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.
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trafeguem em uma distância maior nos meios.
� Transceiver
� Sua função é converter um tipo de sinal ou conector em outro.
� Hub:
� Opera na camada física, como um repetidor, só que enviando
o sinal recebido em uma porta para todas as demais.
� Não processa informações que estejam presentes no
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� Não processa informações que estejam presentes no
cabeçalho dos quadros.
� A implementação com hub caracteriza uma topologia em
estrela pelo ponto de vista físico, mas logicamente tem-se um
barramento.
� Pontes / Bridges
� São equipamentos utilizados para conectar segmentos
diferentes de uma mesma rede. Podem também interconectar
segmentos de redes heterogêneas na camada de enlace
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segmentos de redes heterogêneas na camada de enlace
� Ex.: Ethernet (IEEE802.3) com Wi-Fi (IEEE802.11)
� Possibilitam o isolamento do tráfego entre esses segmentos
de rede
� Permitem estender a área de cobertura da rede
� Switch:
� Opera na camada de enlace, encaminhando um quadro de
dados baseado em seu endereço MAC de destino.
� Um quadro recebido é enviado apenas para a porta de saída
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� Um quadro recebido é enviado apenas para a porta de saída
associada ao endereço de destino.
� Não há colisão. Tal característica faz com que a uma rede
comutada (implementação com switch) possua um
desempenho melhor do que uma rede compartilhada
(implementação com hub).
� Roteadores
� Permitem interconectar redes lógicas distintas
� Conectam redes locais diferentes
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� Conectam redes locais com redes longa-distância
� Dentro de um ambiente de rede local bloqueia os broadcasts,
fornece serviços de resolução de endereços locais, como ARP
e RARP e pode segmentar a rede usando uma estrutura de
sub-redes.
� Operam na camada de rede do modelo OSI
Mídias (Meios) de Redes
� As redes atuais usam basicamente três tipos de meio físico para
interconectar dispositivos e fornecer o caminho sobre o qual os
dados podem ser transmitidos:
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dados podem ser transmitidos:
Mídias (Meios) de Redes
� A codificação de sinal que deve ocorrer na mensagem a
ser transmitida é diferente para cada tipo de meio físico.
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- Em fios metálicos, os dados são codificados em impulsos
elétricos; nas transmissões em fibra óptica em pulsos de luz; e
nas transmissões sem fio, em ondas eletromagnéticas.
� Diferentes tipos de meio físico de rede possuem diferentes
características e benefícios.
- Os principais critérios para a escolha de um meio físico de rede- Os principais critérios para a escolha de um meio físico de rede
são: a distância, o ambiente no qual o meio físico deve ser
instalado (imunidade a ruídos), a velocidade na qual os dados
devem ser transmitidos e o custo do meio físico e de sua
instalação.
Serviço orientado x Serviço não orientado
� Serviço não Orientado à Conexão
� Não é necessário o estabelecimento de um circuito fim a fim
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� Não é necessário o estabelecimento de um circuito fim a fim
entre os usuários antes de iniciar a transmissão de dados.
� Comutação de pacotes baseada em datagramas.
� Serviço Orientado à Conexão
� Antes que qualquer informação possa ser transmitida pelarede, é necessário o estabelecimento de uma conexão fim a
fim entre as aplicações origem e destino.fim entre as aplicações origem e destino.
� Geralmente, este procedimento é feito através do
roteamento de mensagens de sinalização pela rede.
� Duas formas: Comutação por circuitos e Comutação por
pacotes.
Comutação de Circuitos
� Implica na existência de um enlace dedicado de comunicação
entre os dois usuários, composto por uma sequência de enlaces
conectados entre si através dos nós da rede.
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conectados entre si através dos nós da rede.
� Em cada enlace um canal dedicado é alocado para a conexão
entre os usuários.
� A comutação de circuitos pode ser ineficiente, pois a capacidade
alocada nem sempre é utilizada por completo durante a duração
da conexão.
� Entretanto, uma vez estabelecida a conexão, os dados são� Entretanto, uma vez estabelecida a conexão, os dados são
transmitidos a uma taxa constante e com um atraso fixo, a
informação é transportada como um fluxo contínuo de bits.
Comutação de Pacotes
� Não existe um enlace dedicado para a comunicação entre dois
usuários: seus pacotes podem compartilhar um ou mais enlaces
da rede.
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da rede.
� Os enlaces da rede não estão explicitamente reservados para os
usuários.
� As informações são transmitidos através de pacotes, que podem
ser de tamanho fixo ou variável.
� Quando um usuário tem uma mensagem muito grande para ser
transmitida, esta mensagem pode ser quebrada em vários
pacotes através de um procedimento chamado de segmentação.
transmitida, esta mensagem pode ser quebrada em vários
pacotes através de um procedimento chamado de segmentação.
� No destino, os pacotes são remontados na mensagem original
através de um procedimento chamado remontagem.
Comutação de Pacotes
� Cada pacote contém uma porção com os dados do usuário (carga
útil ou payload) e uma porção com informações de controle e de
endereçamento (cabeçalho ou header), que são utilizadas para
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endereçamento (cabeçalho ou header), que são utilizadas para
rotear/encaminhar os pacotes pela rede.
� Em cada nó da rede, os pacotes são recebidos, armazenados e
roteados/encaminhados para o próximo nó em função dos seus
endereços de destino/identificadores virtuais.
� Na comutação de pacotes, a eficiência dos canais é alta, pois
eles podem ser dinamicamente compartilhados por muitos
pacotes de vários usuários ao mesmo tempo.pacotes de vários usuários ao mesmo tempo.
� Porém, os pacotes podem enfrentar atrasos variáveis, e até
mesmo serem descartados dependo do nível de
congestionamento da rede.
Comutação de Pacotes
� Devido as estas características, as redes de comutação de
pacotes são bem mais flexíveis que as redes de comutação de
circuitos, podendo atender uma gama em maior de taxas de
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circuitos, podendo atender uma gama em maior de taxas de
transmissão.
� Quando as redes de comutação de circuitos estão
congestionadas, novas conexões podem ser bloqueadas.
� Porém, em redes de comutação de pacotes, novas conexões são
sempre aceitas, podendo ocasionar o aumento do atraso e
freqüentemente a perda de pacotes.
Datagramas
� No roteamento de datagramas, cada pacote é tratado 
independentemente, sem nenhuma referência com os pacotes 
enviados anteriormente, a não ser pelo endereço do destinatário.
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enviados anteriormente, a não ser pelo endereço do destinatário.
� Em cada nó da rede, tabelas de roteamento são usadas para 
encaminhar os pacotes, que podem ser enviados por diferentes 
caminhos através da rede.
Usuário A RoteadorRoteador
3 2 1 1
Usuário B
Usuário C
Roteador Roteador
3
2
3 2 3 2 1
Usuário D
1
Circuitos Virtuais
� Neste caso, uma rota predefinida é estabelecida antes que os 
pacotes de dados sejam enviados. 
� Inicialmente, uma mensagem de requisição de conexão é enviado 
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� Inicialmente, uma mensagem de requisição de conexão é enviado 
através da rede até o nó destino. 
� Se a conexão for aceita por este nó, a transmissão dos pacotes 
de dados é iniciada sobre essa mesma rota (sobre esse circuito 
virtual).
Usuário A RoteadorRoteador
3 2 1
Usuário B
3 2 1
Usuário C
Roteador Roteador
3 2 1
Usuário D
1
2
3
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Lista de exercícios: