redesdecomputadores

Prévia do material em texto

Redes de Computadores
Antonio Carlos Souza
antoniocarlos@ifba.edu.br
Roteiro
� Definição;
� Internet;
� Padrões da Internet;
� Protocolos;
� Estrutura da Rede
� Periferia da internet;
� Serviços de Conexão da Internet;
� Núcleo da Rede;
� Taxonomia da Rede;
� Camadas de protocolo e seus modelos de serviço;
� Atualidades; 
� Referências Bibliográficas; 
Definição
� “Conjunto de computadores autônomos interconectados por 
uma única tecnologia”
Tanenbaum, 2003
� “Em vez de darmos uma definição em uma única frase, 
tentaremos uma abordagem mais descritiva. Há dois modos de 
fazer isso: um deles é descrever a Internet em detalhes, isto é, 
os componentes básicos de hardware e software que a formam; 
outro é descrever a Internet como uma infra-estrutura de rede 
que provê serviços para aplicações distribuídas.”
Kurose, 2006 
Internet
� “É uma rede de computadores mundial, 
isto é, uma rede que interconecta 
milhões de equipamentos de 
computação em todo o mundo”
Kurose, 2006
Histórico a Internet
Em 1960- Leonard Kleinrock publica o primeiro trabalho sobre 
comutação de pacotes; 
Em 1970- Surgimento de novas redes de comutação de pacotes: 
ALOHANET;
Telnet;
Redes SNA da IBM; 
� Entre 1980 e 1990- Aproximadamente 200 máquinas estavam 
conectadas à ARPAnet;
� Década de 1990: Explosão da internet. 
Internet- Visão dos Componentes
� Hospedeiros ou sistemas Finais: 
Equipamentos de computação conectados; 
Internet: visão dos 
componentes
� Enlaces (links) de comunicação: Os 
sistemas finais são conectados entre si 
por enlaces (links);
Internet- Visão dos Componentes
� Comutadores de pacotes: 
Encaminha a informação que está
chegando a um de seus enlaces de 
comunicação de entrada para um de 
seus enlaces de comunicação de saída;
Exemplo: Roteadores
Internet- Visão dos Componentes
� Provedores de Serviçoes de Internet 
(Internet Service Providers- ISPs): Os 
sistemas computacionais acessam a internet 
por meio das ISPs; 
� Protocolos: controlam o envio e o 
recebimento de mensagens.
� Ex.: TCP, UDP, HTTP, DNS, FTP
Padrões da Internet
� Todos os padrões da internet são 
desenvolvidos pela IETF (Internet 
Engineering Task Force- Força de 
Trabalho de Engenharia de Internet);
� Os documentos padronizados IETF são 
denominados RFC´s (Request for 
Comments- Pedido de Comentários)-
Definem protocolos como TCP, IP, HTTP 
(para WEB) e SMTP. 
Protocolo
� São regras que definem o formato, 
ordem das mensagens enviadas e 
recebidas pelas entidades da rede; e 
ações tomadas quando da transmissão 
ou recepção de mensagens. 
� Controlam o envio e recebimento de 
mensagens. ex., TCP, IP, HTTP, FTP, 
PPP. 
Estrutura da Rede
� Periferia (Borda) da Rede
� Aplicações e hosts
� Núcleos da rede
� Roteadores 
� Rede de redes
� Redes de acesso, meio físico:
� Enlaces de comunicação
Periferia (Borda) da Internet
� Sistemas Finais: rodam programas de aplicação
� WWW, email.
� Clientes/Servidor: O host faz o pedido ao 
servidor
� Servidores WEB, Correio, FTP
� Peer-peer (p2p): uso mínimo (ou nenhum) de 
servidores dedicados. 
� Ex: Gnutella, KaZaA.
Periferia da Internet
Serviços de Conexão da Internet
As redes TCP/IP e, em particular a internet, 
oferecem dois tipos de serviços às 
aplicações de sistemas finais:
� Serviços Orientados para Conexão;
� Serviços não Orientados para Conexão;
Serviços Orientados para Conexão
� Quando uma aplicação utiliza o serviço 
orientado para a conexão, o programa cliente e 
o programa servidor (que residem em sistemas 
finais diferentes) enviam pacotes de controle 
um para o outro antes de remeter pacotes com 
os dados que deverão ser transmitidos
“Kurose, 2006”
Serviços Orientados para Conexão
� Os serviços orientados para conexão providos pela internet 
vêm conjugados com diversos outros serviços:
� Transferência confiável de dados: Quer dizer que uma aplicação pode 
confiar que a conexão entregará todos os seus dados sem erro e na ordem 
certa (retransmissão). Há exceções. 
� Controle de Fluxo: Garante que nenhum dos lados de uma conexão 
sobrecarregue o outro enviando demasiados pacotes muito rapidamente; 
� Controle de Congestionamento: Ajuda a evitar que a internet trave. O 
transmissor diminui a taxa de transmissão quando a rede está
congestionada. 
Serviços não Orientados para 
Conexão
� Não há apresentação mútua no serviço não orientado para a 
conexão na internet. Quando um lado de uma aplicação quer 
enviar pacotes ao outro lado, o programa remetente 
simplesmente os envia.
� Dados podem ser entregues mais rápidos;
� Como não há transferência confiável dos dados, uma fonte 
nunca sabe com certeza quais pacotes chegaram ao destino. 
Núcleo da Rede
� Há duas abordagens fundamentais 
para montagem de um núcleo de 
rede: 
� Comutação de circuitos e comutação de pacotes.
Núcleo da Rede- Comutação de 
circuitos
� Os recursos necessários ao longo de um 
caminho (bufferes, taxa de transmissão de 
enlaces) para prover comunicação entre os 
sistemas finais são reservados pelo período da 
sessão de comunicação.
� Circuito dedicado por chamada (Redes 
Telefônicas)
Núcleo da Rede- Comutação de 
circuitos
� MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE FREQÜÊNCIA (FDM);
� MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO (TDM);
� Circuito dedicado por chamada (Redes 
Telefônicas)
Núcleo da Rede- Comutação de 
circuitos- FDM
FDM
freqüência
tempo
4 usuários
Exemplo:
� O espectro de freqüência de um enlace é compartilhado entre 
as conexões estabelecidas através desse enlace.
Núcleo da Rede- Comutação 
de circuitos- TDM
� Em um enlace TDM o tempo é dividido em quadros de duração 
fixa, e cada quadro é dividido em um número fixo de 
compartimentos (SLOTS). 
TDM
freqüência
tempo
4 usuários
Exemplo:
Núcleo da Rede- Comutação 
de Pacotes
�Cada fluxo de dados fim a fim é dividido em pacotes;
�Pacotes dos usuários A, B compartilham os recursos da rede;
�Cada pacote usa toda a banda do canal;
�Recursos são usados quando necessário;
�Congestionamento: pacotes são enfileirados, esperam para 
usar o enlace.
Comutação de Pacotes: 
Multiplexação Estatística
�Comutação de pacotes aloca utilização de enlace por 
demanda. A capacidade de transmissão do enlace será
compartilhada pacote por pacote somente entre usuários que 
tenham pacotes que precisam ser transmitidos pelo enlace: 
A
B
C
Ethernet 
10 Mbps
2 Mbps
34 Mbps
D E
multiplexação estatística
fila de pacotes
esperando a vez
no enlace de saída
Núcleo da Rede- Comutação de 
Pacotes- REDES DE DATAGRAMAS
�Não mantêm informação de estado de conexão em seus 
comutadores;
�Toma decisões de transmissão com base no endereço de 
destino e não segundo a conexão a qual o pacote pertence. 
�Rotas podem mudar durante a sessão
Núcleo da Rede- Comutação de Pacotes-
REDES DE CIRCUITOS VIRTUAIS
�Qualquer rede que transmita pacotes segundo números de 
circuitos virtuais (X.25, Frame Relay, Redes ATM);
�Conexão virtual entre um sistema final de origem e um 
sistema final de destino;
�Um identificador de circuito virtual será atribuído a um CV 
quando ele for estabelecido pela primeira vez entre a fonte e o 
destino;
�Um comutador de uma rede CV´s mantêm informações de 
estado para suas conexões em curso. 
Taxonomia da Rede
Redes de
Telecomunicações
Redes de comuta-
ção de circuitos
FDM TDM
Redes de comuta-
ção de pacotes
Redes
de CVs
Redes de
datagramas
Camadas de protocolo e seus modelos 
de serviço – Arquitetura de Camadas
Camadas de protocolo e seus modelos 
de serviço – Arquitetura de Camadas
Camadas de protocolo e seusmodelos 
de serviço – Pilhas de Protocolos
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Camadas de protocolo e seus modelos 
de serviço – Camada de Aplicação
�Residem aplicações de rede e seus protocolos. Ela inclui 
muitos protcolos, tais como HTTP, SMTP, FTP. 
�EX: Se um usuário quiser baixar um e-mail com seu 
aplicativo de e-mail, será feito um contato com a camada de 
aplicação para efetuar o pedido. 
Camadas de protocolo e seus modelos 
de serviço – Camada de Transporte
�Transporta mensagens da camada de aplicação entre os 
lados do cliente e servidor de uma aplicação. Há dois 
protocolos de transporte na internet: TCP e UDP; 
Camadas de protocolo e seus modelos 
de serviço – Camada de Rede
�Responsável pela movimentação, de uma máquina para 
outra, de pacotes de camada de rede conhecidos como 
datagramas;
�Converte os endereços lógicos em endereços físicos, de 
forma que os pacotes consigam chegar corretamente ao 
destino.
Camadas de protocolo e seus modelos 
de serviço – Camada de Enlace
�Roteia um datagrama por meio de uma série de comutadores 
de pacotes (denominados roteadores da internet) entre a 
origem e o destino. 
�A camada de rede depende dos serviços da camada de 
transporte. 
�Pega os pacotes de dados recebidos da camada de Rede e os 
transforma em quadros que serão trafegados pela rede, 
adicionando informações como o endereço da placa de rede de 
origem e de destino, dados de controle.
Camadas de protocolo e seus modelos 
de serviço – Camada Física
�Tem como objetivo movimentar os bits individuais que estão 
dentro do quadro de um nó para o seguinte;
�Pega os quadros enviados pela camada de enlace e os 
transforma em sinais compatíveis com o meios onde os dados 
deverão ser transmitidos. 
Camadas de protocolo e seus modelos 
de serviço – Pilhas de Protocolos
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
HTTP, HTTPS, SMTP, FTP, SSH, IRC, TELNET...
TCP, UDP, DCCP
Ipva, Ipv6, ICMP, ARP...
Ethernet, Wi-fi, Token ring, FDDI
RS-232, EIA-422, RS-449
Introdução
Uso das Redes
Nas Empresas:
� Compartilhamento de Recursos
� Alta Confiabilidade/Disponibilidade
Introdução
Uso das Redes
� Economia (melhor preço/desempenho)
� Escalabilidade (mais carga, mais processador)
� Meio de Comunicação entre Pessoas
Para as pessoas
� Informações Remotas
� Instituição financeira
� Jornais eletrônicos
� Comunicação pessoa-pessoa
� e-mail, news, videoconferência
� Entretenimento
Introdução
Aplicação de Redes
“A revolução da informação poderá mudar a sociedade 
tanto quanto a revolução industrial”
A.S.Tanenbaum
� Acesso Remoto a Programas
� Acesso Remoto a Banco de Dados
� Facilidade de Comunicação
� Mudanças Bruscas:
� Escritório
� Escola
� Lojas
Introdução
Hardware de Redes
� Duas dimensões importantes:
� Tecnologia de transmissão
� Difusão (pessoa no corredor chamando alguém)
� Ponto a ponto (conversa no telefone)
� Escala (tamanho físico)
� multiprocessador, multicomputador, LANs, 
MANs, WANs e Internet
Introdução
Redes Locais e Metropolitanas
� Privadas
� Três características:
� Tamanho
� Tecnologia de Transmissão (difusão ou 
ponto a ponto)
� Topologia
� Forma como as conexões são feitas
� Meios de transmissão de alta velocidade
� baixa taxa de erro
� baixo custo
Introdução
Redes Locais e Metropolitanas
� Difusão = 
Barramento e Anel
� Alocação estática
� Alocação dinâmica
� centralizado
� descentralizado
� Ponto a ponto = 
Estrela
� Hubs
� Switches
Introdução
Redes Locais e Metropolitanas
� Topologia em Estrela
� Cada nó interligado ao nó central (mestre)
� Este nó é o centro de controle
� Podem haver comunicação simultânea
� Confiabilidade é um problema
Introdução
Redes Locais e Metropolitanas
� Topologia em Anel
� Mensagem entra no anel e circula até ser retirada 
(pelo emissor ou receptor)
� Ligados através de repetidores
� Falha no repetidor. Relé
Introdução
Redes Locais e Metropolitanas
� Topologia em Barra
� Semelhante ao barramento de dados
� Todas as estações se ligam ao mesmo meio
� Facilita a difusão de mensagens (broadcasting)
Introdução
Redes de Longa Distância
� WAN (Wide Area Network)
� Grande área geográfica
� Interligação de várias redes locais
� Host: máquinas destinadas a executar 
aplicações
� Sub-rede de comunicação: transporta 
mensagens de host a host
Introdução
Redes de Longa Distância
Introdução
Redes de Longa Distância
� Sub-rede
� linhas de transmissão (canais, troncos, etc)
� elementos comutadores (nó de comutação, sistema 
intermediário, etc)
� Comutação de pacotes ou store-and-forward
� Sub-rede ponto a ponto 
� Estrela, Anel, Completa, Irregular, Completa
� Sub-rede difusão
� Satélite
Introdução
Internetworking
� Internetwork: coleção de redes interconectadas
� Redes: diferentes HW e SW
� Objetivo: conectar redes diferentes e incompatíveis
� Gateway: conexão e tradução
� WAN ≠ SUB-REDE
� Host está presente na WAN
� Rede: hosts + subnet
� Subnet: linhas + routers
Introdução
Hierarquia de Protocolos
� Projeto de Redes: organizada em camadas
� As camadas diferem entre redes
� Propósito: oferece serviços às camadas superiores
� Camada n em uma máquina estabelece uma conversação 
com a camada n em outra máquina
� Protocolo: regras dessa conversação 
� Processo Parceiro: as camadas que se comunicam 
� Os parceiros se comunicam usando os protocolos.
� Interface: operações e serviços a camada de baixo 
oferece
Introdução
Hierarquia de Protocolos
Introdução
Hierarquia de Protocolos
Uma Analogia
Introdução
Hierarquia de Protocolos
� Questões de projeto para as camadas:
� Endereçamento
� Transferência de dados (simplex, half-duplex, duplex)
� Canais lógico (normal e urgente)
� Controle de erros (detecção e correção)
� Ordem
� Controle de fluxo
� Mensagens longas (desmontagem, transmissão, 
remontagem)
� Roteamento (quando tem-se vários caminhos)
Introdução
Hierarquia de Protocolos
� Forma utilização 
meio:
� Simplex
� Half-Duplex
� Full-Duplex
Arquitetura de Redes
O Modelo OSI da ISO
� OSI (Open System Interconnection)
� ISO (International Standards Organization)
Arquitetura de Redes
O Modelo OSI da ISO
� Física
� Transmissão pura de bits
� Algum controle de erros
� Conectores
� Forma de utilização do meio
� Meio de transmissão
� Interfaces mecânicas e elétricas
Arquitetura de Redes
O Modelo OSI da ISO
� Enlace de Dados
� Parecer ser livre de erros de transmissão
� Detecção/Correção de erros
� Fragmenta os dados em quadros
� Processa os quadros de confirmação
� Algum controle de fluxo
Arquitetura de Redes
O Modelo OSI da ISO
� Rede
� Controla a operação da sub-rede
� Roteamento
� Controle de Congestionamento
� Alguns problemas que podem surgir:
� Endereçamento 
� Pacotes podem ser muito grandes
� Protocolos podem ser diferentes
Arquitetura de Redes
O Modelo OSI da ISO
� Transporte
� Comunicação fim-a-fim
� Canal ponto-a-ponto e livre de erros
� Estabelecimento/Encerramento de conexão
� Controle de Fluxo
� Mecanismo de nomeação. Saber com quem 
quer conversar
Arquitetura de Redes
O Modelo OSI da ISO
� Sessão
� Estabelecimento de sessão entre máquinas 
diferentes
� Provê serviços aperfeicoados:
� Login remoto
� Transferência de arquivos
� Gerência de tokens: exclusão mútua
� Sincronização: inserção de checkpoints
Arquitetura de Redes
O Modelo OSI da ISO
� Apresentação
� Se relaciona com a sintaxe/semântica dos 
dados
� Codificação dos dados: computadores 
diferentes podem ter codificações diferentes
� Compressão de dados
� Criptografia
Arquitetura de Redes
O ModeloOSI da ISO
� Aplicação
� Variedade de protocolos comumente 
necessários
� Terminal virtual
� Transferência de arquivos
� Correio eletrônico
� Submissão de jobs remotos
� etc
Arquitetura de Redes
Modelo Internet
Arquitetura de Redes
Modelo Internet
� Sistema de comunicação organizado em 
quatro camadas
� A camada mais baixa (host-to-network, 
network interface, etc) ajusta as várias 
tecnologias de rede
� Roteador: Duas camadas de interface de rede. 
Só uma camada Internet
� Roteador não precisa das camadas superiores.
Arquitetura de Redes
Modelo Internet
Arquitetura de Redes
Modelo Internet
� Interface de Rede
� Trata com uma variedade de sub-redes 
� Deve conhecer os detalhes da rede específica
� Comunicação dentro da rede local
� Encapsula dados vindos da camada Internet em quadros
� Mapeamento dos endereços IP em endereços reconhecidos 
pela rede física (endereços MAC)
� Torna transparente para as camadas superiores as 
características específicas do acesso às redes locais.
Arquitetura de Redes
Modelo Internet
� Internet
� Entrega “sem conexão”
� Pacotes chamados de datagramas
� Mecanismo global de endereçamento: 
Endereços IP
� Roteamento de datagramas para hosts
remotos
� Mover dados entre as camadas Interface 
de Rede e Transporte
Arquitetura de Redes
Modelo Internet
� Transporte
� Comunicação fim-a-fim
� Dois protocolos:
� UDP: rápido, não robusto, leve, sem 
conexão
� TCP: confiável, com conexão, controle de 
fluxo
Arquitetura de Redes
Modelo Internet
� Aplicação
� Se necessário engloba as camadas 5 e 6 do modelo OSI
� Serviços mais conhecidos:
� Login remoto (telnet)
� Transferência de arquivos (FTP)
� Correio eletrônico (SMTP)
� Nomes de hosts a endereços IP (DNS)
� Gerenciamento (SNMP)
� Sistema de arquivos (NFS)
Atualidades 
�IPV6;
�INTERNET2;
Atualidades- INTERNET2
� A Internet2 é uma iniciativa norte-americana, voltada para o 
desenvolvimento de tecnologias e aplicações avançadas de 
redes Internet para as comunidades acadêmica e de pesquisa. 
A iniciativa envolve mais de 200 universidades norte-
americanas, além de agências do governo e indústria e visa ao 
desenvolvimento de novas aplicações como telemedicina, 
bibliotecas digitais, laboratórios virtuais, entre outras que não 
são viáveis com a tecnologia Internet atual.
Atualidades- INTERNET2
�A primeira conexão do backbone da RNP à Internet2 ocorreu 
em 29 de agosto de 2001 através do projeto Americas Path
(Ampath). 
�Em 2004, a comunicação com o projeto norte-americano 
passou a ser feita via Rede Clara (Cooperação Latino-
Americana de Redes Avançadas). 
�Atualmente, a RNP também compartilha um link direto à
Internet2 com a Clara e com a Ansp (rede avançada de São 
Paulo), através do projeto Whren-Lila (Western Hemisphere
Research and Education Networks – Links Interconecting Latin
America). 
Atualidades- IPv6
� O IPv6 é a versão 6 do protocolo IP. O IPv6 tem como 
objetivo substituir o padrão anterior, o IPv4, que só suporta 
cerca de 4 bilhões (4 x 109) de endereços, enquanto que o 
IPv6 suporta 3.4 x 1038 endereços. 
�Em 2005, O governo dos Estados Unidos da América 
determinou que todas as suas agências federais deveriam 
suportar o protocolo IPv6 até junho de 2008. 
�Entretanto, em julho de 2008, foi liberada uma nova revisão 
das recomendações para adoção do IPv6 nas agências 
federais, estabelecendo a data de julho de 2010 para garantia 
do suporte ao IPv6. 
Atualidades- IPv6
� Os endereços IPv6 são normalmente escritos como oito 
grupos de 4 dígitos hexadecimais. Por exemplo,
� 3ffe:6a88:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 
� Se um grupo de vários dígitos seguidos for 0000, pode ser 
omitido. Por exemplo,
� 3ffe:6a88:85a3:0000:0000:0000:0000:7344 
� É o mesmo endereço IPv6 que:
� 3ffe:6a88:85a3::7344 
Referências Bibliográficas
� BÁSICA
KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem top-down. 3. 
ed. São Paulo: Person Addison Wesley, Brasil, 2006.
TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. Tradução da 4rd. Ed. em inglês. Editora Campus. 
2003. 
� COMPLEMENTAR
TORRES, Gabriel. Redes de Computadores- Curso Completo. Rio de Janeiro: Axcel Books do Brasil 
Editora, 2001.
CARMONA, Tadeus, HEXSEL, Roberto A. UNIVERSIDADE REDES: Torne-se um especialista em redes 
de computador. São Paulo: Digerati Books, 2005.
� LINKS RECOMENDADOS
Conceitos Redes: http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_de_computadores
http://infiltrados-ufs.blogspot.com/2008/04/o-que-rede-de-computadores.html