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1Copyright Copyright Copyright Copyright  1999199919991999----2002002002009999 by by by by TeleMídiaTeleMídiaTeleMídiaTeleMídia Lab.Lab.Lab.Lab.
Bacharelado em InformáticaBacharelado em InformáticaBacharelado em InformáticaBacharelado em InformáticaBacharelado em InformáticaBacharelado em InformáticaBacharelado em InformáticaBacharelado em Informática
Disciplina:Disciplina:Disciplina:Disciplina:Disciplina:Disciplina:Disciplina:Disciplina:
 
Redes de ComputadoresRedes de ComputadoresRedes de ComputadoresRedes de ComputadoresRedes de ComputadoresRedes de ComputadoresRedes de ComputadoresRedes de Computadores
Introdução
Topologias
Comutação de Circuitos
Comutação de Mensagens
Comutação de Pacotes
Prof. Sérgio Colcher
colcher@inf.puc-rio.br
Introdução
Topologias
Comutação de Circuitos
Comutação de Mensagens
Comutação de Pacotes
Prof. Sérgio Colcher
colcher@inf.puc-rio.br
RedesRedes
2
BibliografiaBibliografia
�� RedesRedes dede ComputadoresComputadores:: dasdas LANs,LANs, MANsMANs ee
WANsWANs àsàs RedesRedes ATMATM..
•• Luiz Fernando G. Soares,Luiz Fernando G. Soares,
Guido Lemos eGuido Lemos e
Sérgio Colcher.Sérgio Colcher.
•• Segunda Edição, Editora CampusSegunda Edição, Editora Campus
RedesRedes
3
Bibliografia AdicionalBibliografia Adicional
�� Data and Computer CommunicationsData and Computer Communications
••W. Stallings, 7a. Ed., Prentice HallW. Stallings, 7a. Ed., Prentice Hall
�� Computer NetworksComputer Networks
•• Andrew S. Tanenbaum, 4a. Ed, Prentice HallAndrew S. Tanenbaum, 4a. Ed, Prentice Hall
RedesRedes
5
InformaçõesInformações
�� www.inf.pucwww.inf.puc--rio.br/~inf1317rio.br/~inf1317
•• Material, Material, ConteúdoConteúdo dada DisciplinaDisciplina, , CritérioCritério de de AprovaçãoAprovação, , 
CalendárioCalendário, , AvisosAvisos etc.etc.
RedesRedes
6
AvaliaçãoAvaliação
�� Três Provas:Três Provas:
•• G1G1
–– obrigatória obrigatória –– Falta corresponde a 0Falta corresponde a 0
•• G2G2
–– obrigatória obrigatória –– Falta corresponde a 0 Falta corresponde a 0 
•• G3G3
–– A ser marcada pela coordenaçãoA ser marcada pela coordenação
�� N1 = (G1 + G2) / 2N1 = (G1 + G2) / 2
�� Se G1 Se G1 ≥≥ 3 e G2 3 e G2 ≥≥ 3 e N1 3 e N1 ≥ 6≥ 6 então então 
•• NF = N1NF = N1 ee SF=AprovadoSF=Aprovado
�� Senão Senão 
•• NF = (G1 + G2 + 2G3) / 4NF = (G1 + G2 + 2G3) / 4
•• Se Se NF NF ≥≥ 55 então então SF = AprovadoSF = Aprovado
•• Senão Senão SF = Reprovado SF = Reprovado 
RedesRedes
7
Com Relação a FaltasCom Relação a Faltas
�� O aluno deve comparecer a no mínimo 75% das aulas.O aluno deve comparecer a no mínimo 75% das aulas.
�� Art. 100 Art. 100 -- O aluno que faltar provas ou testes, ou não realizar os trabalhos O aluno que faltar provas ou testes, ou não realizar os trabalhos 
escolares previstos, nas datas fixadas, escolares previstos, nas datas fixadas, receberá o grau zero (0).receberá o grau zero (0).
�� §§ 1º 1º -- A concessão de segunda chamada de qualquer avaliação ou de A concessão de segunda chamada de qualquer avaliação ou de 
prorrogação de entrega de trabalho em disciplinas, além dos casos prorrogação de entrega de trabalho em disciplinas, além dos casos 
previstos pela legislação federal para a concessão de regime especial e previstos pela legislação federal para a concessão de regime especial e 
regulamentados pela Viceregulamentados pela Vice--Reitoria para Assuntos Acadêmicos, limitaReitoria para Assuntos Acadêmicos, limita--se se 
aos seguintes casos: Participação em Competições Esportivas pela aos seguintes casos: Participação em Competições Esportivas pela 
C.B.D.U. (Confederação Brasileira de Desporto Universitário); C.B.D.U. (Confederação Brasileira de Desporto Universitário); 
Apresentação ao serviço militar; convocação judicial; luto, em caso de Apresentação ao serviço militar; convocação judicial; luto, em caso de 
parentesco direto (pais, filhos, conjugue, irmãos e avós); representações parentesco direto (pais, filhos, conjugue, irmãos e avós); representações 
oficiais da PUCoficiais da PUC--Rio. Rio. 
•• Em qualquer um dos casos citados, o aluno deverá dar entrada ao pedido de Em qualquer um dos casos citados, o aluno deverá dar entrada ao pedido de 
segunda chamada na Diretoria de Admissão e Registro, no prazo de até 7 segunda chamada na Diretoria de Admissão e Registro, no prazo de até 7 
dias depois da data da avaliação, com a documentação necessária. dias depois da data da avaliação, com a documentação necessária. 
RedesRedes
8
IntroduçãoIntrodução Telefonia
Dados
RedesRedes
12
ConvergênciaConvergência
TecnologiaTecnologia
DigitalDigital
TopologiasTopologias
RedesRedes
14
Redes de ComputadoresRedes de Computadores
Sistema de Sistema de 
ComunicaçãoComunicação
RedesRedes
15
Sistema de ComunicaçãoSistema de Comunicação
�� Redes Geograficamente Distribuídas:Redes Geograficamente Distribuídas:
•• WANsWANs -- Wide Area Networks.Wide Area Networks.
�� Redes Locais:Redes Locais:
•• LANsLANs -- Local Area Networks.Local Area Networks.
�� Redes Metropolitanas:Redes Metropolitanas:
•• MANsMANs -- Metropolitan Area Networks.Metropolitan Area Networks.
�� Outras:Outras:
•• SANsSANs -- Storage Area Networks.Storage Area Networks.
•• CANsCANs -- Campus Area Networks.Campus Area Networks.
RedesRedes
16
Tipos de LigaçãoTipos de Ligação
Ponto a Ponto
Multi-Ponto
RedesRedes
17
Formas de Utilização do Meio (Sentido da Transmissão)Formas de Utilização do Meio (Sentido da Transmissão)
ou
Simplex
Half-duplex
Full-duplex
RedesRedes
18
Topologias: WANsTopologias: WANs
Qual a melhor forma de Qual a melhor forma de 
interligar os módulos interligar os módulos 
processadores processadores 
considerando que eles considerando que eles 
estão a centenas ou estão a centenas ou 
milhares de quilômetros milhares de quilômetros 
uns dos outros ?uns dos outros ?
RedesRedes
19
Topologia Totalmente LigadaTopologia Totalmente Ligada
EnlaceEnlace
RedesRedes
20
Topologia Parcialmente LigadaTopologia Parcialmente Ligada
EnlaceEnlace
PBX
Central
PBX
RedeRede TelefônicaTelefônica
PBX
Central
PBX
RedeRede TelefônicaTelefônica
PBX
Central
PBX
RedeRede TelefônicaTelefônica
PBX
Central
PBX
RedeRede TelefônicaTelefônica
PBX
Central
PBX
RedeRede TelefônicaTelefônica
PBX
Central
PBX
RedeRede TelefônicaTelefônica
Comutação de CircuitosComutação de Circuitos
�� EstabelecimentoEstabelecimento dada
ConexãoConexão
((RoteamentoRoteamento))
�� TransferênciaTransferência de de 
InformaçãoInformação
�� DesconexãoDesconexão
FasesFases
Um Um caminhocaminho permanecepermanece dedicadodedicado entre entre origemorigem
e e destinodestino durantedurante todotodo o tempo de o tempo de conexãoconexão
B
D
A
E
C
RedesRedes
28
Comutação de CircuitosComutação de Circuitos
Mensagem
T
1 2 3 4
Estabelecimento da Conexão
Término da Conexão
Tempo de Propagação
Transmissão da Mensagem
Tempo de
Transmissão
RedesRedes
29
Comutação de CircuitosComutação de Circuitos
�� Necessidade de Necessidade de estabelecimentoestabelecimento e e rompimentorompimento de conexõesde conexões
•• roteamentoroteamento apenas no momento do estabelecimento da conexãoapenas no momento do estabelecimento da conexão
•• endereçamentoendereçamento necessário apenas para o estabelecimento da conexãonecessário apenas para o estabelecimento da conexão
•• Estabelecimento e Rompimento de conexões são conhecidos como Estabelecimento e Rompimento de conexões são conhecidos como 
procedimentos de procedimentos de sinalizaçãosinalização
�� Um Um canalcanal permanece dedicado durante todo o tempo da permanece dedicado durante todo o tempo da conexãoconexão•• Conexão = chamada = ligaçãoConexão = chamada = ligação
�� Retardo de transferência das informações através da conexão é Retardo de transferência das informações através da conexão é 
constanteconstante
�� Pergunta:Pergunta:
•• É uma boa opção para transporte de dados convencionais entre É uma boa opção para transporte de dados convencionais entre 
computadorescomputadores
RedesRedes
30
Comutação de CircuitosComutação de Circuitos
�� Para tráfego contínuo Para tráfego contínuo 
•• como voz e vídeo sem como voz e vídeo sem 
compressãocompressão
•• Dados produzidos Dados produzidos 
continuamentecontinuamente
–– A comutação de circuitos A comutação de circuitos 
preserva a continuidade preserva a continuidade 
pois o retardo é constantepois o retardo é constante
�� Para tráfego de dados Para tráfego de dados 
convencionaisconvencionais
•• Tranferência de arquivos, Tranferência de arquivos, 
correio eletrônico, correio eletrônico, 
emulação de terminal, emulação de terminal, 
recuperação de páginas recuperação de páginas 
web, etc.web, etc.
•• Dados produzidos em Dados produzidos em 
RajadasRajadas
–– A comutação de circuitos A comutação de circuitos 
representa um grande representa um grande 
desperdíciodesperdício
RedesRedes
31
Alternativas para Tentar Diminuir o Desperdício da Comutação de Alternativas para Tentar Diminuir o Desperdício da Comutação de 
Circuitos para o Tráfego de Dados ConvencionaisCircuitos para o Tráfego de Dados Convencionais
�� Comutação de MensagensComutação de Mensagens
•• Hoje em dia, não é utilizada na prática mas é a base Hoje em dia, não é utilizada na prática mas é a base 
para a comutação de pacotespara a comutação de pacotes
�� Comutação de PacotesComutação de Pacotes
•• Utilizada na práticaUtilizada na prática
RedesRedes
32
Comutação de MensagensComutação de Mensagens
AC
EB
A
B
C
D
E
RedesRedes
33
A
B
C
D
E
AC
EB
Comutação de MensagensComutação de Mensagens
RedesRedes
34
1 2 3 4
T
Mensagem
Cabeçalho
Mensagem
Mensagem
Comutação de MensagensComutação de Mensagens
RedesRedes
35
Comutação de MensagensComutação de Mensagens
�� Não existe fase de estabelecimento de chamada nem de Não existe fase de estabelecimento de chamada nem de 
desconexãodesconexão
�� Cada mensagem possui cabeçalho com informações Cada mensagem possui cabeçalho com informações 
necessárias ao seu encaminhamentonecessárias ao seu encaminhamento
�� StoreStore--andand--ForwardForward
•• Em cada nó tem que armazenar, escolher rota e encaminharEm cada nó tem que armazenar, escolher rota e encaminhar
�� Introduz grandes atrasos nas mensagensIntroduz grandes atrasos nas mensagens
•• Na origem, tem que esperar toda a mensagem ser produzida Na origem, tem que esperar toda a mensagem ser produzida 
para transmitirpara transmitir
•• Em cada nó, tem que esperar toda a mensagem chegar antes Em cada nó, tem que esperar toda a mensagem chegar antes 
de encaminháde encaminhá--lala
RedesRedes
36
ComutaçãoComutação dede PacotesPacotes
2EB 1EB
1 AC2AC3AC
• É necessário um 
cabeçalho em cada 
pacote para 
identificação de 
endereço de 
origem e de
destino
A
B
C
D
E
RedesRedes
37
A
B
C
D
E
2EB
1EB
1 AC
2AC
3AC
• Cada pacote 
pode ser 
roteado de 
forma 
independente
ComutaçãoComutação dede PacotesPacotes
RedesRedes
38
1 AC 3AC
2EB
2AC
1EB
A
B
C
D
E
ComutaçãoComutação dede PacotesPacotes
• Os pacotes 
podem 
chegar fora 
de seqüência
no destino
RedesRedes
39
A
B
C
D
E
3 AC 2AC
1EB
1AC
2EB
ComutaçãoComutação dede PacotesPacotes
• Necessidade 
de seqüenciar
no destino
RedesRedes
40
Comutação de PacotesComutação de Pacotes
�� Características:Características:
•• Não há necessidade de estabelecimento de conexãoNão há necessidade de estabelecimento de conexão
•• Canal compartilhadoCanal compartilhado
•• Endereçamento necessário em todos os pacotesEndereçamento necessário em todos os pacotes
•• Retardo de transferência é uma variável aleatória.Retardo de transferência é uma variável aleatória.
•• Rota Rota pode pode mudamudarr ao longo da conversação.ao longo da conversação.
�� É boa para tráfegos sensíveis a atrasos ?É boa para tráfegos sensíveis a atrasos ?
RedesRedes
41
ComutaçãoComutação de de CircuitosCircuitos
Canais dedicados durante o 
tempo de existência da conexão
Retardo Constante
Continuidade da Informação
Desperdícios se o tráfego não é 
Constante
RedesRedes
42
ComutaçãoComutação de de PacotesPacotes
Utilização do meio de acordo com a 
demanda
Evita desperdícios da Comutação de 
Circuitos para tráfego em rajadas
Retardo é uma variável aleatória
Na presença de tráfego contínuo, torna-se 
difícil manter a continuidade da
informação (necessita controles especiais)
RedesRedes
43
FormatoFormato dodo PacotePacote
InformaçãoInformaçãoOrigemOrigemDestinoDestino SeqSeq
CabeçalhoCabeçalho
ouou
OverheadOverhead
Parte útilParte útil
ouou
PayloadPayload
Poderia haver mais overheads:Poderia haver mais overheads:
Segurança, prioridade, deteção e correção de errosSegurança, prioridade, deteção e correção de erros
RedesRedes
44
Transmissão dos Pacotes
1 2 3 4
11
22
33
11
22
33
11
22
33
Cabeçalho
Dados
Comutação de PacotesComutação de Pacotes
RedesRedes
45
Rede Geograficamente DistribuídaRede Geograficamente Distribuída
�� RoteamentoRoteamento
�� ArmazenamentoArmazenamento
�� Detecção de erros de Detecção de erros de 
transmissãotransmissão
�� RetransmissãoRetransmissão
�� SeqüenciaçãoSeqüenciação
RedesRedes
46
Rede Geograficamente DistribuídaRede Geograficamente Distribuída
RedesRedes
47
RJ RS
MGSP
SP
Rede Geograficamente DistribuídaRede Geograficamente Distribuída
�� ExemplosExemplos
•• RENPACRENPAC
•• Backbones Backbones 
InternetInternet
RedesRedes
48
Fronteira da
sub-rede 
de Comunicação
Rede Geograficamente DistribuídaRede Geograficamente Distribuída
RedesRedes
49
Rede Geograficamente DistribuídaRede Geograficamente Distribuída
RedesRedes
50
Rede Geograficamente DistribuídaRede Geograficamente Distribuída
RedesRedes
51
Domínios, Redes e InterDomínios, Redes e Inter--redesredes
 
estações
comutadores
gateways
RedesRedes
52
Redes Geograficamente Distribuídas Redes Geograficamente Distribuídas 
Custo de Comunicação ElevadoCusto de Comunicação Elevado
Circuitos para satélitesCircuitos para satélites
Enlaces de microondasEnlaces de microondas
Cabos de longa distânciaCabos de longa distância
REDES PÚBLICASREDES PÚBLICAS
RedesRedes
53
Topologias: LANsTopologias: LANs
Qual a melhor forma de Qual a melhor forma de 
interligar os módulos interligar os módulos 
processadores processadores 
considerando que eles considerando que eles 
estão a, no máximo, estão a, no máximo, 
alguns poucos alguns poucos 
quilômetros uns dos quilômetros uns dos 
outros?outros?
RedesRedes
54
Redes Locais e MetropolitanasRedes Locais e Metropolitanas
�� BarraBarra
�� AnelAnel
�� EstrelaEstrela
RedesRedes
55
BarraBarra
RedesRedes
56
BarraBarra
RedesRedes
62
AnelAnel
RedesRedes
63
Interface do Anel
AnelAnel
RedesRedes
64
Anel com Repetidor InternoAnel com Repetidor Interno
RedesRedes
65
Interface do Anel
Anel com Repetidor ExternoAnel com Repetidor Externo
RedesRedes
66
Estação
em Falha
Estação
Ativa
Relés de BypassRelés de Bypass
RedesRedes
67
Interface do AnelInterface do Anel
Do
Anel
Do
Anel
Do
Anel
Para 
o Anel
Para 
o Anel
Para 
o Anel
Modo Escuta Modo TransmissãoModo BypassRedesRedes
68
Concentrador PassivoConcentrador Passivo
RedesRedes
69
Concentrador AtivoConcentrador Ativo
RedesRedes
70
Duplo Anel com Concentradores AtivosDuplo Anel com Concentradores Ativos
Anel
Secundário
Anel
Primário
Repetidor
RedesRedes
71
Duplo Anel com Concentradores AtivosDuplo Anel com Concentradores Ativos
Anel
Secundário
Anel
Primário
FALHA
RedesRedes
72
Duplo Anel com Concentradores AtivosDuplo Anel com Concentradores Ativos
Anel
Secundário
Anel
Primário
FALHA
RedesRedes
73
EstrelaEstrela
RedesRedes
74
EstrelaEstrela
A
F
B
C
DE
RedesRedes
75
A
F
B
C
DE
EstrelaEstrela
RedesRedes
76
A
F
B
C
DE
EstrelaEstrela
RedesRedes
77
A
F
B
C
DE
EstrelaEstrela
RedesRedes
78
A
F
B
C
DE
EstrelaEstrela
RedesRedes
79
AnelAnel--Estrela: ConcentradorEstrela: Concentrador
RedesRedes
80
BarraBarra--Estrela: HUBSEstrela: HUBS
RedesRedes
81
Hubs, Concentradores e SwitchesHubs, Concentradores e Switches
Hub ou Switch