Computadores na Rede

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Objetivo
Dar uma visão do funcionamento de computadores e microcomputadores ressaltando o papel dos SOs e a possibilidade de trabalho em rede.
Habilitar o gerente a compreender a nomenclatura e as tecnologias de redes e de transmissão de dados. Segurança em redes.
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Conteúdo SO
Arquitetura de computadores e o papel dos sistemas operacionais
Principais Sistemas Operacionais disponíveis e suas características
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Conteúdo Redes (especificado)
Arquitetura de Redes
Redes Locais ponto a ponto e redes baseadas em servidores
Gerenciamento de redes
Serviços de comunicação de dados
Conectividade e protocolos
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Conteúdo Redes (modificado)
Comunicação de dados
Dados vs. informação => codificação digital
Princípios de transmissão de dados digitais: transferência de energia através de meios
Tecnologias de cabeamento e características
Modulação/demodulação: modem
Multiplexagem
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Conteúdo Redes (modificado)
Hardware de rede nos computadores
Interface de rede local
Modem
Rede local
Rede remota
Redes de acesso
Rede telefônica
Rede de cabos óticos
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Conteúdo Redes (modificado)
Protocolos para redes de computadores
Necessidade de protocolos
Modelo de camadas: OSI vs. Internet
Camadas dentro do SO
Protocolos de aplicações
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Conteúdo Redes (modificado)
Camada 2: enlace e acesso de rede
Encapsulamento: PPP, SLIP, Frame Relay, Ethernet, …
Quadros/pacotes
Compressão de dados
Taxas de transmissão
Erros de transmissão
Endereço MAC
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Conteúdo Redes (modificado)
Camada 3: Rede ou IP
Endereço de rede vs. endereço de máquina
Roteamento dos pacotes 
Equipamentos de rede: hub, switch e roteadores
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Conteúdo Redes (modificado)
Camada 4: transporte ou UDP/TCP
Datagramas: UDP
Circuito virtual: TCP
Camada 5 (OSI): Sessão
Camada 6 (OSI): Apresentação
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Conteúdo Redes (modificado)
Camada 7 (OSI) ou 5: aplicações de redes
Controle de conectividade: ICMP
Resolução de nomes: DNS
FTP, HTTP, compartilhamento disco/impressão
Correio eletrônico, ICQ, vídeo conferência
Terminais remotos
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Conteúdo Redes (modificado)
Gerenciamento de redes
Administração da rede local
Parâmetros a serem gerenciados
SNMP e derivados
Ferramentas para o gerenciamento
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Conteúdo Redes (modificado)
Segurança em redes
Política de segurança
Relações de credibilidade => autenticidade
Vírus
Invasões
Roubo de informações (escuta e desvio de dados)
Ferramentas/medidas de segurança
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Conteúdo Redes (modificado)
Critérios para seleção de SOs e tecnologias de redes
Capacidades técnicas
Facilidade de uso
Uso típico do sistema
Segurança
Capacidade de expansão
Adaptabilidade
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Conteúdo Redes (modificado)
Questionário
Exercícios práticos
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Comunicação de dados
Transmissão e recepção de dados
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Comunicação de dados
O que são dados?
Um monte de letras, números, bits, medidas, ... Armazenados de alguma forma.
O que é informação?
Os dados segundo a interpretação dada por algum ser humano.
Codificação digital
armazenamento digital dos dados
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Comunicação de dados
Princípios de transmissão de dados digitais: transferência de energia através de meios
Energia e dados estão fortemente ligados
Para transmitir dados é necessário transmitir energia
Os meios de transmissão modificam a energia ao longo da trajetória:
Perdas		variam com a freqüência do
Interferência	sinal elétrico transmitido
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Comunicação de dados
Meio de transmissão
Fonte de dados
Destino dos dados
X
x
Distorções nos dados da fonte até o destino
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Comunicação de dados
Tecnologia de cabeamento e características
Meios mais comuns:
Ar
Cabo coaxial
Par trançado
Guia de ondas
Fibra ótica
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Comunicação de dados
Modulação/Demodulação: modem
Modulação: técnica para colocar para modificar o comportamento em freqüência de um sinal elétrico.
Demodulação: técnica para recuperar o sinal anterior à modulação
Exemplos de modulação: AM, FM, PCM, PSK
Modem: equipamento que faz MOdulação/DEModulação
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Comunicação de dados
Multiplexagem
Técnica para colocar num mesmo meio de transmissão mais de um sinal de comunicação. Tipos:
FDM: multiplexagem por divisão de freqüência.
TDM: multiplexagem por divisão de tempo. 
WDM: multiplexagem por divisão de onda.
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Comunicação de dados
FDM
Um mesmo canal de comunicação tem seu espectro de freqüência dividido em faixas de freqüência e as comunicações independentes ocorrem em cada uma das faixas
Para passar um sinal que usa uma faixa de freqüência para uma outra faixa, usa-se a modulação de freqüência
Exemplos: canais de televisão, estações de rádio, …
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Comunicação de dados
TDM
Um canal é compartilhado por diversos sinais de comunicação, cada sinal recebe um tempo de transmissão, os intervalos de tempo são organizados para que cada um dos sinais seja enviado a intervalos regulares.
No caso de sinais analógicos, ocorre uma discretização do sinal chamada de amostragem.
Exemplos: canais de satélite, telefone celular usando TDMA, …
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Comunicação de dados
WDM
Semelhante ao FDM mas com ondas óticas, ie., ondas eletromagnéticas de freqüência muito mais altas.
Usado nas comunicações através de fibra ótica.
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Hardware de rede
Liga os barramentos internos do computador com os meios de transmissão
Fornece um primeiro nível de software para implementar parte de um protocolo de comunicação
Interface de rede local
Ethernet
FDDI
ATM
Modem
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Hardware de rede
Redes locais
Topologias de conexão:
Anel
Barramento
Estrela
Computador
Hub
Barramento
Anel
Estrela
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Hardware de rede
Redes remotas
Topologia de conexão:
Mista
Rede de acesso
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Redes de acesso
Rede de conectividade em que as conexões são muito mais custosas do que na rede local.
Rede telefônica
Rede de cabos óticos – provedores
Rede própria
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Protocolos para redes de computadores
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Protocolos para redes 
Necessidade de protocolos
Similaridade com comunicação humana, necessidade de padronização
Protocolo: conjunto de regras.
Modelo de camadas
Complexidade de um protocolo de comunicação
Separação em módulos/camadas
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Protocolos para redes
Modelo de camadas da OSI
Comitê de industriais, governos, técnicos, ...
Modelo de referência de 7 camadas:
Física
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
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Protocolos para redes
Modelo de camadas TCP/IP
Oficioso, não formal, resultado de implementações
5 camadas:
Física
Controle de acesso
IP – Internet Protocol
TCP/UDP
Aplicação
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Protocolos de redes
Camadas dentro do SO:
O SO fornece suporte para o desenvolvimento de aplicações: geralmente, as camadas entre a física e a aplicação fazem parte do sistema operacional.
Parte da camada 2 é implementada diretamente no hardware/firmware, as camadas 3 e 4 são implementadas no SO; pilha TCP/IP, ...
Alguns SOs incluem suporte parcial para aplicações de rede diretamente no núcleo do SO.
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Protocolos de redes
Protocolos de aplicações
Aplicações de rede:
Compartilhamento de impressora e disco
Resolução de nomes (tradução de nomes para identificadores de rede)
Bancos de dados distribuídos
Gerenciamento de rede
Correio eletrônico, WWW, FTP, ICQ
Trabalho cooperativo 
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Camada 2: Enlace ou Acesso de rede
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Camada de enlace
Especifica o controle do hardware de conexão e o uso desta conexão
Encapsulamento
PPP
SLIP
Frame Relay
ATM
Ethernet
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Camada de enlace
Quadros e pacotes
em redes de computadores, os dados são enviados na forma de pacotes para aumentar utilização dos meios de transmissão (uso eficiente do canal de comunicação)
Características/parâmetros:
Compressão de dados
Taxa de transmissão
Erros de transmissão
Endereço Mac: endereço na rede local
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Camada 3: Rede
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Camada de rede
Fornece o serviço básico para transmitir e receber dados e seleciona se o pacote é local ou deve ser encaminhado
Endereço de rede e endereço de máquina
Informação sobre o destino do pacote, contem uma parte que diz a qual rede ele se destina e outra parte que indica qual máquina dentro da rede local
Roteamento dos pacotes
Roteamento estático
Roteamento dinâmico: RIP, OSPF, 
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Camada de rede
Equipamentos de rede
Hub
Switch e bridge
Roteador
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Camada 4: Transporte
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Camada de transporte
Usa a camada de rede para entregar os pacotes e fornece uma maneira para as aplicações distinguirem as diferentes conexões
2 métodos básicos de controle de conexão:
UDP (user datagram protocol), os pacotes são enviados como no modelo de envio de cartas
TCP (transmission control protocol), os pacotes são enviados através de um circuito virtual
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Camada 4
Responsável pela multiplexagem e demultiplexagem das conexões das múltiplas aplicações - Portas.
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Camada 5: Sessão
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Camada de sessão
Especifica como estabelecer uma sessão com um sistema remoto. Especificações de detalhes de segurança como autenticação usando senhas fazem parte desta camada.
Esta camada não existe formalmente no modelo TCP/IP, as aplicações que necessitam dela precisam implementar uma versão própria.
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Camada 6: Apresentação
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Camada de apresentação
Especifica como representar os dados. Esta camada se encarrega de compatibilizar diferentes representações dos dados. Criptografia dos dados deveria estar nesta camada.
Esta camada também não existe formalmente no modelo TCP/IP. As aplicações são livres de usar as representações que melhor lhe convierem. Existem, entretanto, protocolos de criptografia que podem ser usados para diversas aplicações diferentes como o SSL (Secure Socket Layer).
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Camada 7: Aplicações
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Camada de aplicações
Especifica como cada aplicação vai usar a rede.
Exemplos:
Aplicações que simplificam o uso da rede: DNS, LDAP
Aplicações que compartilham informações: WWW (HTTP), RealAudio, vídeo conferência, Banco de dados distribuído
Aplicações de suporte: roteamento dinâmico, gerência de rede, compartilhamento de recursos
Aplicações para trabalho cooperativo: CVS, terminais remotos, ...
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Aplicações
DNS (Domain Name System)
Necessário para permitir o uso de nomes ao invés de identificadores (endereço IP) mais difíceis de memorizar
É um banco de dados distribuído em que os as chaves dos registros são organizados em forma de árvore.
LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)
Usado pelo Active Directory do Windows 2000
É um banco de dados hierárquicos distribuído, geralmente com as informações sobre os usuários e a organização da empresa.
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Aplicações
WWW (world wide web) usa o protocolo HTTP para a transmissão das páginas e a linguagem HTML para dar forma ao texto nos navegadores (browsers)
FTP (File Transfer Protocol), protocolo usado para transferir arquivos em redes TCP/IP
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Aplicações
Bancos de dados distribuídos: os dados podem estar em diversos computadores e o acesso aos dados pode ser feito a partir de terminais remotos espalhados em grandes distâncias. Sistema de reservas de aviões.
Além dos bancos de dados que já foram citados, existem hoje uma profusão de bancos de dados gerais na internet para a localização de material na própria internet global.
Estas aplicações são também usadas em intranets para melhorar a troca de informação interna.
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Aplicações
Redes dentro da rede
Intranets
Rede de multicast: mbone
VPNs
IPSec
Permitir que o aluno entenda os problemas que cercam o acesso a informações remotas e as precauções correspondentes que devem ser tomadas. Discutir a importância que as informações em rede possuem no mundo atual e as possibilidades que as tecnologias poderão propiciar.
Lembrar que os dados são carregados por sinais elétricos, geralmente. Citar que sinais óticos são ondas eletromagnéticas de altíssima freqüência.
Ao falar de barramentos, desenhar um esquema simplificado da arquitetura de um computador.
Em modems, falar de cable modem, ADSL, ...
Mostrar como os nomes são distribuídos na arvore do DNS e falar sobre autoridade dos servidores de nomes e delegação dos nomes.