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Faculdade Estácio Curso de Redes de Computadores Disciplina : Redes Locais de Comutação 1º Semestre de 2018 Prof. Maciel CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Redes de Computadores • Uma definição simples de Rede de Computadores pode ser dita como um conjunto de computadores ou dispositivos capazes de trocar informação e compartilhar recursos entre si através de um protocolo de rede; • Exemplos de redes : a internet, redes internas de uma empresa, o sistema de comunicação de aeroportos e etc. CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Dentro de uma rede de computadores atualmente podemos encontrar os seguintes dispositivos: • Computadores (workstations e laptops) , Servidores , Roteadores ,Switches (inclusive wireless ou sem fio) ,Gateways de voz ,Telefones IP , Equipamentos de armazenamento (storage) , Distribuidores de conteúdo (IPTV); • E muitos outros dispositivos CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Exemplos de alguns equipamentos de redes : CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Além disso, as redes de computadores podem ser públicas, como a Internet, ou privadas, chamadas de “Redes Corporativas”; • A grande diferença entre as redes corporativas e públicas tais como a Internet, é a questão da privacidade, segurança e porte, porém o princípio de funcionamento dos equipamentos e tecnologias utilizadas são as mesmas. CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Por exemplo, um roteador de Internet e de uma rede corporativa muitas vezes tem a diferença na capacidade de tráfego suportada, pois um Provedor de Serviços de Internet precisa de um equipamento muito mais robusto em termos de memória e CPU do que um roteador que conecta uma empresa de pequeno ou médio porte. CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Classificações de Redes de Computadores • Área de Abrangência • LAN - Local Area Network: rede de abrangência local, por exemplo, um escritório. • MAN- Metropolitan Area Network: rede de abrangência metropolitana, por exemplo, a rede de um provedor de serviços que fornece acesso a usuários em uma região de determinada cidade. • WAN- Wide Area Network: rede de longa distância que interliga cidades, estados e até países diferentes. CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Topologia • Ponto a Ponto • Barramento • Anel • Malha • Mista CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Tipo de Comutação • Comutada por Circuito: um circuito ou caminho dedicado é criado a cada necessidade de comunicação. Exemplo, telefonia convencional. • Comutada por Pacotes: a transmissão não necessita de caminho específico, os pacotes trafegam pelo melhor caminho disponível. Exemplo, a Internet e TCP/IP. • Linhas Dedicadas/Privativas (Circuitos Ponto a Ponto): caminhos criados exclusivamente para determinada comunicação, normalmente através de circuitos ponto a ponto. CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Finalidade • Internet: rede de dados pública, formada por diversas empresas, provedores de serviço e entidades não governamentais chamadas de Sistemas Autônomos. • Intranet: rede de dados privativa, normalmente chamada também de rede corporativa. CONCEITOS BÁSICOS DE REDES • Finalidade • Extranet: rede utilizada para conectar parceiros e clientes a uma rede corporativa, podemos dizer que é uma extensão da Intranet. • VPN: rede virtual privativa que permite acesso à Intranet passando pela Internet de maneira segura. As VPNs utilizam técnicas de segurança tais como criptografia e autenticação para garantir que os dados que são enviados através da Internet não possam ser capturados e lidos para fins escusos, por exemplo, espionagem. Classificações de Redes de Computadores por Área de Abrangência • Redes LAN - Como características de LANs podemos destacar : • Altas taxas de transmissão (de 10Mbps até 10Gbps); • Propriedade privada; • Viabiliza a troca e o compartilhamento de informações e dispositivos periféricos, ou seja, dá acesso aos micros e servidores à rede; • Geralmente composta por switches, computadores, servidores e uma rede de cabeamento estruturado; Classificações de Redes de Computadores por Área de Abrangência • Redes LAN Classificações de Redes de Computadores por Área de Abrangência • É onde se origina o tráfego de rede. Uma rede LAN pode ser composta por computadores, servidores, switches e roteadores, geralmente todos pertencentes a mesma empresa; • Utilizam cabeamento via UTP (Metálico) ou fibra (Backbone) com velocidades de 10/100/1000Mbps. Classificações de Redes de Computadores por Área de Abrangência • Redes MAN - Como características de MAN podemos destacar: • Taxas de transmissão entre 10Mbps e 10Gbps. • Utilização de cabos ópticos, rádio digital ou metro-ethernet. • Propriedade pública ou privada. Classificações de Redes de Computadores por Área de Abrangência • Redes MAN Classificações de Redes de Computadores por Área de Abrangência • Redes WAN -Como características de uma WAN podemos destacar: • Conecta redes locais geograficamente distantes. • Meios de transmissão: satélite, fibra óptica, micro-ondas e cabo submarino. • Baixas taxas de transmissão em comparação às redes LAN e MAN. Classificações de Redes de Computadores por Área de Abrangência • Redes Wan Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Circuito • Comutação segundo o dicionário Michaelis significa permutação, substituição. Em computação, a Comutação de circuitos e pacotes é utilizada, por exemplo, em sistemas de comunicação onde o tráfego é constante. Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Circuito Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • A comutação por circuitos exige que as estações comunicantes possuam um caminho dedicado exclusivo, que pode ser estabelecido de quatro maneiras: • Circuito físico exclusivo; • Frequency Division Multiplexing (FMD - multiplexação por canais de frequência); • Time Division Multiplexing (TDM - multiplexação por canais de tempo), o qual é o mais comum em ambientes reais; • Statistical Time Division Multiplexing (STDM - multiplexação estatística por canais de tempo). Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Uma chamada em uma linha comutada por circuito se divide em três etapas básicas: • 1. Estabelecimento do circuito • 2. Conversação • 3. Desconexão do circuito Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • CIRCUITOS FÍSICOS • As vantagens dos circuitos físicos são a exclusividade do canal que agiliza a velocidade de troca de informações e consequentemente o tempo; • A contrapartida é um método oneroso, que exige manutenção individual constante, com uso excessivo de fiação; • É interessante seu uso somente para pequenas aplicações em distâncias curtas, pois sua expansão é trabalhosa. Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes • A comutação por pacotes não exige o estabelecimento de um circuito dedicado para a comunicação, o que implica menores custos com meios físicos; • Este paradigma utiliza a ideia da segmentação de dados em partes discretas, compostas de cabeçalho (com bits de verificação de integridade), corpo e rodapé (onde é realizadaa verificação cíclica de redundância), que são denominados pacotes (ou outros nomes, como quadro, bloco, célula, segmento, dependendo do contexto). Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes • Neste tipo de comutação é usada a multiplexação estatística (STDM); • Diferentemente do paradigma anterior (por circuitos), neste o tempo é alocado para os terminais mais ativos prioritariamente, porém sem o risco da quebra da conexão. Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes • Há basicamente duas implementações básicas de comutação por pacotes: • Circuitos virtuais e Datagramas. Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes • Com Circuitos Virtuais cada roteador grava em uma tabela seus VCs (abreviação de Circuito Virtual ou Virtual Circuit) e os identifica unicamente; • As tabelas são montadas por ordem hierárquica, ou seja, dos mais abrangentes para os menos. Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes • Após a identificação e montagem das tabelas, é necessário primeiramente o comutador estabelecer um circuito para então iniciar a transferência de dados; • O circuito implica que todos os pacotes seguirão o mesmo caminho durante a conexão. Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes • Já a implementação por datagramas permite aos pacotes serem enviados por caminhos diferentes; • A cada pacote é determinada uma rota individual, com base na tabela de roteamento presente em cada comutador (roteador) e no endereço de destino; • Não é garantida a chegada dos pacotes em ordem, sendo necessária a reorganização após a chegada. Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes • As principais vantagens da comutação por pacotes são: • Melhor uso do meio de transmissão • Melhor eficiência de linha • Melhora a confiabilidade da transmissão de dados • Pode não haver tempos de estabelecimento e desconexão de circuito (datagramas) Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes • As principais vantagens da comutação por pacotes são: • Baixo tempo de transmissão desde a origem ao destino • Os erros não precisam chegar ao terminal para serem recuperados • Possibilidade de armazenar pacotes (transmissão e recepção assíncronas) • Alteração de encaminhamento em caso de congestionamento • Possibilidade de aceitar pacotes em situações de trafego intenso, com posterior envio Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Rede Comutada por Pacotes • Já as principais desvantagens são: • Disputa por banda nó a nó; • Congestionamento excessivo (choque de pacotes e atraso) ; • Sem garantia de banda ; • Tempos de atraso entre origem e destino variáveis no tempo; • Possibilidade de chegada de pacotes ao destino por ordem diferente da de emissão (datagramas) ; Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Linhas Dedicadas/Privativas (Circuitos Ponto a Ponto) • As linhas dedicadas, também conhecidas como circuitos ponto a ponto ou linhas privativas, exigem um canal com banda garantida e exclusiva ponto a ponto entre duas localidades; • Nesse caso uma prestadora de serviços de telecomunicações teria que disponibilizar essa banda e infraestrutura exclusivamente ao seu cliente, tornando uma solução mais cara e menos flexível como desvantagem, porém com muito mais segurança e garantia total de banda como vantagens. Classificações de Redes de Computadores por Tipo de Comutação • Veja a figura a seguir ilustrando uma linha privativa e os tipos de comutação vistos nos slides : Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • As principais topologias utilizadas tanto em redes de computadores como em comunicações de dados em geral são: • Ponto a Ponto; • Estrela e Estrela Estendida ; • Redes em Anel: • Full-meshed e Partial-meshed: Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Ponto-a-ponto: São geralmente utilizadas em redes WAN e conectam apenas dois equipamentos, normalmente roteadores ligados por interfaces seriais (PPP ou HDLC). Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Estrela e Estrela Estendida: São utilizadas em redes LAN com Hubs e Switches (redes Ethernet, Fastethernet ou Gigabitethernet). Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Redes em Anel: Normalmente são utilizadas pelas operadoras de Telecom para conectar seus pontos de presença (PoP) através de redes SDH ou Sonet. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Full-meshed e Partial-meshed: São topologias em malha completas (full) ou mista (partial) formando circuitos virtuais entre os diversos dispositivos da rede. Muito utilizadas em redes Frame- relay. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Modelos de Referência OSI e TCP/IP • É de conhecimento geral que nos últimos vinte anos houve um grande aumento na quantidade e no tamanho das redes de computadores. • O problema é que esse crescimento não foi implementado de maneira ordenada pelos mais diversos fabricantes e fornecedores, ou seja, cada um implementava seu hardware e software da maneira que lhe fosse mais vantajoso. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Modelos de Referência OSI e TCP/IP • O resultado é que essas redes de computadores eram incompatíveis umas com as outras. Isso trazia um enorme problema, tanto para os desenvolvedores de soluções quanto para os clientes (donos) dessas redes, que ficavam como que “reféns” de seus fornecedores. • Foi então que a ISO (a International Organization for Standardization) lançou em 1984 o modelo de referência OSI (Open Systems Interconnection). Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Modelos de Referência OSI e TCP/IP • Como o próprio nome diz, esse modelo serve de referência para que os desenvolvedores programem redes que podem se comunicar e trabalhar independente do fabricante. O grande segredo é padronização e interoperabilidade. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Modelos de Referência OSI e TCP/IP • Já o TCP/IP é uma pilha de protocolos que realmente foi implementada na prática e utilizada até os dias de hoje, porém precisamos conhecer ambos os modelos, pois os equipamentos de rede são classificados conforme o modelo de referência OSI, apesar do TCP/IP estar funcionando na prática e o OSI não! • Isso porque tudo se iniciou com o modelo OSI, portanto ele acabou sendo um modelo teórico para os desenvolvedores e estudiosos. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI : O modelo OSI divide as funções da rede em sete camadas (numeradas de 01 a 07); • Veja as camadas e seus respectivos nomes na figura a seguir. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI • Camada de Aplicação • A camada de aplicação é a que está mais próxima do usuário e sua função é fornecer serviços de rede aos aplicativos do usuário; • Uma peculiaridade dessacamada é que ela não fornece serviços a nenhuma outra camada OSI, mas apenas a aplicativos (que estão fora do modelo OSI). Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI • A camada de aplicação estabelece a disponibilidade dos parceiros de comunicação pretendidos, sincroniza e estabelece o acordo sobre os procedimentos para a recuperação de erros e o controle da integridade dos dados.; • Exemplos de aplicações e serviços dessa camada são HTTP, FTP, Telnet, SMTP, POP3, etc. • Palavras-chave: aplicativos, navegadores, etc... • Aplicações Típicas: FTP, TFTP, SMTP, SNMP, HTTP, DHCP Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Aplicação Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - • A camada de apresentação existe para garantir que toda a informação vinda da camada de aplicação de um determinado sistema seja legível para a camada de aplicação de outro sistema (a outra ponta da comunicação); • Para tanto, ela deve ser capaz de fazer conversão de dados em um formato comum a ambas as partes. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Apresentação • São exemplos de recursos da camada de aplicação os diversos formatos de arquivos, como binário e ASCII, recursos de multimídia, tais como mp3, wav, mov, mpg e mp3, e formatos de figuras, tais como pict, tif, bmp e jpg. • Além disso, ela trata da compactação e criptografia. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI- Camada de Apresentação Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI – • Como o próprio nome diz essa camada estabelece, gerencia e termina sessões entre dois hosts que se comunicam; • • Ou seja, ela deve sincronizar o diálogo entre as camadas de apresentação dos dois hosts e deve gerenciar a troca de informação entre eles. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Sessão • Basicamente ela deve manter os dados de diferentes aplicações separados uns dos outros. • Alguns exemplos de protocolos dessa camada são: NFS (Network File System), SQL (Structured Query Language), RPC (Remote Procedure Call), etc... Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Sessão Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI • A camada de transporte provê mecanismos que possibilitam a troca de dados fim-a-fim, ou seja, a camada de transporte não se comunica com máquinas intermediárias na rede, como pode ocorrer com as camadas inferiores; • A função dessa camada é segmentar os dados do sistema transmissor e remontá-los no lado do destino. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Transporte • A camada de transporte deve ser capaz de estabelecer, manter e terminar circuitos virtuais bem como realizar o controle de fluxo de informações e a detecção e correção de erros de transportes; • Os protocolos mais comuns encontrados nessa camada são o TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol). Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Transporte • Protocolos TCP e UDP : • As conexões TCP e UDP são diferenciadas por números de portas ou socket; • Por exemplo, ao acessar uma página de Web você está utilizando a porta 80 do protocolo TCP. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Transporte • TCP (Transmission Control Protocol) - Características • Confiável • Orientado p/ conexão • Fornece controle de fluxo/confiabilidade • Handshake triplo, janelamento, PAR, números de confirmação e retransmissão. • Vantagem: entrega garantida • Ex: HTTP, FTP, SMTP, etc. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Transporte • UDP (User Datagram Protocol) - Características • Não orientado a conexão (best effort) • Não confiável • Não faz verificação de software • Vantagem: velocidade • Ex: voz, vídeo Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI – Camada de Transporte Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI – Camada de Transporte • Nessa figura temos as colunas: • Proto: indica o tipo de protocolo - TCP ou UDP. • Local Address: endereço local e porta utilizada (seu endereço). • Foreign Address: endereço remoto e porta utilizada (nesse campo você consegue ver o endereço dos computadores que você está conectado ou que estão conectados aos seus serviços de rede). • State: estado da conexão. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI • O objetivo da camada de rede é fornecer conectividade e seleção de caminhos entre dois sistemas que podem estar localizados em redes geograficamente separadas; • Além disso, a camada de rede fornece o endereçamento lógico para os diversos elementos de rede. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Rede • Nessa camada estão os roteadores e o exemplo de protocolo mais conhecido dessa camada é o IP (Internet Protocol); • Nesta camada estão os dois tipos de protocolos que são responsáveis pelos tráfegos da rede. Um deles é chamado de Protocolos Roteáveis e o segundo Protocolos de Roteamentos; Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Rede • Protocolos Roteados ou Roteáveis (Camada 3) fornecem suporte a camada de rede e tratam das informações e dos dados do usuário; • Podem ser roteados em uma internetworking. Exemplos: IP, IPX e AppleTalk. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Rede • Protocolos de Roteamento têm função de trocar informações sobre as possíveis rotas e determinar o melhor caminho para as diversas redes; • Eles trabalham com as informações e endereços fornecidos pelos protocolos roteados; • Exemplos: RIP (Routing Information Protocol), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol), OSPF (Open Shortest Path First). Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Rede Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI • A camada de enlace proporciona trânsito confiável de dados através de um enlace físico e está relacionada ao: • Endereçamento físico (MAC) • Topologia lógica de rede • Forma de acesso aos meios • Notificação de erros (FCS) Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Enlace • Endereços da camada de enlace geralmente serão alterados para endereços do próximo enlace. Endereços físicos em dispositivos da família Ethernet (802.3) são chamados de MAC, o qual é o endereço físico gravado em maioria das placas de rede dos elementos de rede. • Os protocolos da camada de enlace incluem: ETHERNET, TOKEN RING, PPP, HDLC,FR, X25, ISDN. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Enlace • Os dispositivos de rede que atuam na camada 2 são bridges, switches e placas de rede (NIC), Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Enlace • Entendendo o Endereço MAC : • O endereço MAC (Media Access Control) é o endereço físico da estação, ou melhor, da interface de rede; • É um endereço de 48 bits, representado em hexadecimal; • Este endereço é o utilizado na camada 2 (Enlace) do Modelo OSI em redes Ethernet. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Enlace • Os três primeiros octetos são destinados à identificação do fabricante, os 3 posteriores são números arbitrados pelo fabricante, ou seja, um serial; • um endereço único, ou seja, não existem, em todo o mundo, duas placas com o mesmo endereço físico, pelo menos na teoria, pois na prática são relatados casos de placas de rede “clonadas” (piratas) com seriais iguais, porém isso é uma história para quando começarmos a praticar em switches. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Enlace • O endereço MAC pode ser escrito de outras formas dependendo do sistema operacional do endpoint, por exemplo, em máquinas Windows ele seria escrito da seguinte maneira: • 00-00-0C-12-34-56 Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI • A camada física define as especificações elétricas, mecânicas, funcionais e de procedimentos para ativar, manter e desativar o link físico entre sistemas finais; • Características como níveis de voltagem, distâncias máximas de transmissão, conectores físicos são definidas pelas especificações da camada física. Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Definição do Modelo OSI - Camada de Física • A camada física tem como função básica a adaptação do sinal ao meio de transmissão. Nessa camada estão situados os Hubs, repetidores, transcievers, patch pannel, cabos e conectores. • Os padrões de nível físico utilizados são, por exemplo, X.21, X.21 bis, V.24, V.28, V.35, RS-232 I.430, I.431, G.703, etc... Classificações de Redes de Computadores pela Topologia • Obrigado !!!
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