Rede de computadores - Aula 1 - Introdução

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MG
Redes de computadores
Fevereiro de 2014
Felipe Atourassap (faspmg@gmail.com)
 Ementa
Introdução às redes de computadores. Transmissão de dados. Comunicação digital. Tecnologia de redes de computadores. Modelos de referência de Redes de Computadores. Pilha de protocolos TCP/IP (camada de enlace, rede e transporte), com enfoque em protocolos reais. Protocolos de roteamento: RIP, OSPF, BGP. Protocolos de transporte TCP, UDP.  Camada de Aplicação (DNS, Correio Eletrônico, WWW, Multimídia, FTP e P2P). 
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Datas importantes
21/03 – Primeira avaliação 35 pontos (módulo 1)
05 pontos distribuídos em sala como exercícios
11/04 – Primeiro trabalho 10 pontos. 
16/05 – Segundo trabalho 10 pontos. Montar uma arquitetura cliente servidor, Servidor de e-mail, Servidor Web ou Servidor proxy/gateway.
23/05 – Segunda avaliação 35 pontos (módulo 2)
05 pontos distribuídos em sala como exercícios
06/06 – Reavaliação - Substituirá a menor nota obtida em um dos módulos. 
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 Histórico
O século XVIII foi o tempo dos grandes sistemas mecânicos 
Revolução Industrial Revolução Industrial
O século XIX foi a idade da máquina a vapor
O século XX foi pródigo em tecnologias, mas considera-se a mais importante os recursos de se a mais importante os recursos de coleta, processamento e distribuição da informação
Rede mundial de telefonia, rádio e TV, indústria dos computadores, satélites de comunicação, Internet são tecnologias que convergem para uma única área Teleinformática
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 Histórico
A comunicação é uma das maiores necessidades humanas
Marco: telégrafo de Samuel Morse em 1838
A partir daí a evolução dos sinais elétricos transmitidos a distância atravessou uma evolução muito grande
Por outro lado o armazenamento de dados e o tratamento de informações da década de 50 até os dias de hoje mudou a civilização ao ponto de caracterizá-la como a Era da Informação
A conjunção destas 2 tecnologias revolucionou o mundo atual
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Telecomunicações
Processamento de dados
Histórico
Década de 50 – Processamento batch
Processamentos realizados em lotes (batch)
Nenhuma forma de interação direta usuário computador
Uma única entrada de dados (cartões perfurados ou fitas) 
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Histórico
Década de 60 – Processamento centralizado
Um computador fornecia a informação para a organização
Um único banco de dados
Usuários conectados ao computador central através de terminais remotos interativos
Time sharing para compartilhar os recursos do computador central entre os vários terminais através de revezamento no tempo de ocupação do processador
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Histórico
Década de 70 – Processamento descentralizado
Cada departamento ou componente geográfico da organização possuía um computador de porte mini ou médio
Sistemas pequenos e dispersos mais acessíveis ao usuário
Sistemas que exigiam grande capacidade continuaram centralizados devido ao ainda alto custo de cada máquina
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Por que redes?
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Por que redes?
Impossível não se pensar em redes quando o assunto é informática
Necessidade da troca de informação
Bancos, supermercados, farmácias, padarias, controle de frotas, telefones celulares, etc...
Compartilhamento de recursos
Mas a final o 
que é uma rede?
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Mas a final o que é uma rede?
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Mas a final o que é uma rede?
Originariamente exibe o significado de conjunto entrelaçado de fios, cordas, cordéis, arames, etc., com aberturas regulares, fixadas por malhas e nós, formando espécie de tecido aberto
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Mas a final o que é uma rede?
Originariamente exibe o significado de conjunto entrelaçado de fios, cordas, cordéis, arames, etc., com aberturas regulares, fixadas por malhas e nós, formando espécie de tecido aberto
Analogia as redes de computadores
Entrelaçado de fios, cordas = as conexões 
Abertura regulares = distância entre os dispositivos
Fixadas por malhas e nós = dispositivos 
Então o que é uma rede de computadores?
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O que é uma rede de computadores?
“É uma coleção de computadores e outros dispositivos que usam um protocolo comum para a rede compartilhar recursos uns com os outros através do meio da rede” (Gallo e Hancock)
“ É um conjunto de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia”, (Tanenbaum, 2011)
“É um conjunto de dispositivos conectados por um link de comunicação.” (Forouzan, 2009)
Um agrupamento de entidades que se comunicam, trocam e compartilham informações entre si
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O que é uma rede de computadores ?
Em qualquer rede de computador há:
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O que é uma rede de computadores ?
Em qualquer rede de computador há:
Membros (dispositivos, nós e servidores)
Os membros devem se conectar uns aos outros
Todo membro deve entender que claramente o que um comunica ao outro
Entidades conectadas de uma rede são chamadas de nós
Ligação através da qual a comunicação ocorre é chamada de meio de rede
Regras que governam a maneira pela qual os dados são transmitidos são chamados de protocolos comuns para a rede
Serviços
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O que é uma rede de computadores ?
Dispositivos = nós = host = estação = são usados para representar qualquer entidade conectada a rede 
Terminais, impressoras, computadores, unidades especiais de hardware, servidores, repetidoras, pontes, chaves, roteadores, etc...
Os dispositivos podem ser:
Locais ou transmissor 
Remotos ou receptor
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Comunicação de dados
“É a troca de informações entre 2 dispositivos através de alguma forma de meio de comunicação.” (Forouzan, 2009)
Características
Entrega
Confiabilidade 
Tempo de atraso
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Elemento da comunicação de dados
Mensagem
Transmissor
Receptor
Meio de transmissão
Protocolo
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Representação de dados
Um caractere 
Padrão ou sequência de bits 0s e 1s
Codificações
ASCII 
7 bits para representar um símbolo
Alt + 64 = @
ASCII estendido
8 bits (1 byte) para representar um símbolo
Unicode
16 bits para diversas línguas do mundo
ISO
32 bits – representa qualquer símbolo no mundo
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Representação de dados (números)
São representados por um padrão de bits 
Geralmente é convertido para binário sem nenhuma representação adicional
Conversão de Binário para Decimal
Conversão de Decimal para Binário
	
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Posição – 	1	1	1	1	1	1	1	1
Peso	 – 	27	26	25	24	23	22	21	20
128	64	32	16	8	4	2	1
Direção do fluxo de dados
A comunicação pode ocorrer de três maneiras:
Simplex:
Half-duplex:
Full-duplex:
 
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ou
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Direção do fluxo de dados
A comunicação pode ocorrer de três maneiras:
Simplex: transmissão acontece em uma única direção
Tv e rádio
Half-duplex: cada dispositivo pode transmitir e receber, mas nunca ao mesmo tempo
Walkie-talkie
Full-duplex: o enlace é utilizado nos dois sentidos possíveis de transmissão simultaneamente
 Telefonia
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ou
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Redes
Critérios de comparação
Performance
Tempo de transito e o tempo de resposta
Inúmeros fatores: quantidade de usuários, meio de transmissão, capacidade do hardware, eficiência do software, etc...
Confiabilidade
Garantia de entrega
Frequência de falhas
Robusteza da rede numa catástrofe
Tempo de reconfiguração de link
Segurança
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Redes – parte física
Tipos de conexão
Ponto a ponto
Link dedicados a dois dispositivos
A capacidade do link é 
reservada para a comunicação
Multiponto
Dois ou mais dispositivos compartilham o mesmo link
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Redes – parte física
Topologia física
Malha ou mesh
Cada dispositivo possui um link dedicado com os demais dispositivos da rede
Existem N(N-1)/2 canais físicos interligando os dispositivos
Facilidade na identificação e isolamento de falhas
Altamente tolerante a falhas (robustez)
Privacidade e segurança
Cabeamento excessivo
Elevado número de interface de rede
Complexa (dificuldade na instalação
 e configuração)
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Redes – parte física
Topologia física
Estrela: cada dispositivo se comunica diretamente com um concentrador
Não há comunicação direta entre dispositivos
Custo  malha > estrela > barramento
O número de portas de um concentrador é limitado 
Somente um link e uma interface de rede
Simplicidade no protocolo de comunicações
Fácil detecção e isolamento de falhas
Facilidade de modificação 
Maior comprimento de cabo
Dependência do nó central
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Switch/hub
Redes – parte física
Topologia física
Barramento
Os nós são concentrados no backboner
Alto poder de expansão
Nós estão conectados ao mesmo meio de transmissão
Cada equipamento possui um único endereço
Comunicação é feita por broadcast
O meio de transmissão cabo coaxial
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Terminador
Segmento
Terminador
Redes – parte física
Barramento
Vantagens
A facilidade de instalação
É relativamente económica
Usa menos cabo que as outras topologias
Desvantagens
A dificuldade de mudar ou mover nós
Praticamente não tem tolerância a falhas, caso falhe um dos nós toda a rede vai a baixo
Dificuldade de diagnosticar falhas ou erros
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Redes – parte física
Topologia física
Anel ou ring: conexão ponto a ponto dedicada somente com outros dois dispositivos
Sinais em sentido único
Os nós servem como repetidor
Utiliza ligação ponto a ponto
Simplificar as ligações
A falha de um nó provoca a falha da rede
Dificuldade de localização de falhas
Grande número de pontos intermediários acarretando delay
Token: é uma licença
Requisição do token
Obtenção do token
Transmissão de dados para o computador de destino
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Redes – parte física
Topologia física
Hibrida
Combinação de 2 ou mais topologia
Pouco utilizada em LAN
Pode haver múltiplas ligações entre várias localizações
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Barramento
Redes – parte física
Topologia física
Árvore
Baseada numa estrutura hierárquica
Existe 1 ou mais concentrador
Facilidade de manutenção
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Redes – parte física
Topologia física
Ad hoc
Dispositivos com emissores e receptores wireless estão ao alcance um do outro
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Classificação das redes
Local Area Network – LAN
Metropolitan Area Network – MAN
Wide Area Network - WAN
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Internet
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Vamos ver um vídeo...
Atividades
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Redes de computadores
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