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1 March 12, 2015 1 Redes de Computadores Prof. Esp. Jean Tomáz da Silva 2 March 12, 2015 OBJETIVOS GERAIS n Criar nos alunos uma visão geral de Rede de Computadores envolvendo conceitos básicos, tecnologias de transmissão de dados, hardware e software utilizado, arquitetura e serviços. 2 3 March 12, 2015 VISÃO GERAL n Motivações; n Transmissor, Receptor e Canal de comunicação; n Protocolos e Modelos de Camadas; n Serviços de Rede; n LAN, MAN e WAN; n Redes cabeadas e sem fio; n Modelo Cliente-Servidor; 4 March 12, 2015 REDE ??? 3 5 March 12, 2015 6 March 12, 2015 4 7 March 12, 2015 8 March 12, 2015 REDE ??? n Rede ( latim rete, is = "rede ou teia"); n A palavra rede pode-se referir a vários assuntos, entre os quais: ¨ Rede de descanso ¨ Rede de drenagem(água,escoamento,etc) ¨ Rede de pesca (pescaria) ¨ Rede social (relação entre pessoas) ¨ Internet (rede de computadores) 5 9 March 12, 2015 INTERNET 10 March 12, 2015 CRESCIMENTO DA INTERNET Fonte: www.internetlivestats.com 6 11 March 12, 2015 12 March 12, 2015 7 13 March 12, 2015 14 March 12, 2015 8 15 March 12, 2015 16 March 12, 2015 INTERNET 9 17 March 12, 2015 DEFINIÇÃO n Um conjunto de computadores e outros dispositivos conectados juntos chama-se REDE, assim como o conceito de computadores compar t i lhando os recursos. 18 March 12, 2015 MOTIVAÇÃO n O termo computador atualmente tem um signi f icado mais amplo, incluindo dispositivos como impressoras, telefones celulares, te levisões ou qualquer dispositivo que tenha a capacidade processar dados. n Enquanto que no passado era apenas era computadores de grande porte e computadores pessoais. 10 19 March 12, 2015 MOTIVAÇÃO PC Servidor Telefone celular 1 2 3 4 5 6 7 8 9 * 8 # Telefone Laptop Terminal ImpressoraSupercomputador n No caso da Internet, a rede é formada por um conjunto de dispositivos chamados de hosts. 20 March 12, 2015 MOTIVAÇÃO 11 21 March 12, 2015 MOTIVAÇÃO 22 March 12, 2015 MOTIVAÇÃO n Dois motivos para o surgimento e evolução das redes: 1. Necessidade de troca e compartilhamento de informações de forma rápida e a baixo custo.Ex: E-mail. 2. Necessidade crescente de compartilhamento de recursos de hardware e software. Ex: Impressora. 12 23 March 12, 2015 TRANSMISSOR, RECEPTOR E CANAL DE COMUNICAÇÃO n Uma rede possui: ¨ Transmissor(Emissor/Origem) à dispositivo que transmite o dado(informação); ¨ Receptor(Destino) à dispositivo que recebe o dado(informação); n Um host pode estar transmitindo e recebendo dados simultâneamente. n O dado é transportado entre o transmissor e receptor por um canal de comunicação. 24 March 12, 2015 TRANSMISSOR, RECEPTOR E CANAL DE COMUNICAÇÃO n O canal de comunicação também é chamado de circuito ou link. n O dispositivos são conectados ao canal de comunicação por meio de uma interface de rede. Transmissor ou Origem Receptor ou Destino RS CS TR RD TD CD TALK / DATA TALK RS CS TR RD TD CD TALK / DATA TALK Interface Interface Canal de Comunicação Dado 13 25 March 12, 2015 TRANSMISSOR, RECEPTOR E CANAL DE COMUNICAÇÃO n A interface de rede colocado o dado no circuito de origem e retira no destino. n O dado é codificado na origem e decodificado no destino. n Ex: Alguém fala ao telefone, ao voz(dado) é codificada em pulso elétricos(sinal) e transmitida utilizando o fio telefônico(canal de comunicação). 26 March 12, 2015 TRANSMISSOR, RECEPTOR E CANAL DE COMUNICAÇÃO A codificação e decodificação são implementados pela interface de comunicação, nesse caso o telefone. 14 27 March 12, 2015 PROTOCOLOS E MODELOS DE CAMADAS n Para garant i r a comunicação, os dispositivos devem utilizar protocolos de comunicação, que são regras predefinidas q u e d e v e m s e r s e g u i d a s p e l o s dispositivos. n São semelhantes às regras de trânsito, que devem ser respeitas pelos motoristas para que cheguem com segurança ao destino. 28 March 12, 2015 PROTOCOLOS E MODELOS DE CAMADAS n Protocolos do trânsito. n O que acontece se ultrapassar o sinal vermelho ou rótula/rotatória? n O que acontece se passar acima de 40 em um radar com limite de 40? n O que acontece se um carro parar no meio de uma pista? 15 29 March 12, 2015 PROTOCOLOS E MODELOS DE CAMADAS n Há diversos protocolos relacionados a comunicação de dados e redes de computadores. ¨ V.92 – Usado por modens para conexões discadas. ¨ PPP - Usado para conexões ponto a ponto. ¨ IP – Usado para transportar o dado da origem ao destino. ¨ TCP – Usado para manter a transmissão. ¨ HTTP – Usado para transportar páginas Web. 30 March 12, 2015 PROTOCOLOS E MODELOS DE CAMADAS n Os protocolos em um rede possuem funções específicas e precisam interagir entre si. n Para dividir o projeto de rede em funções independentes e agrupar as funções em camadas, criando total isolamento de suas funções, é utilizado a idéia do modelo de camadas. n Ex: Redes dos correios 16 31 March 12, 2015 32 March 12, 2015 PROTOCOLOS E MODELOS DE CAMADAS Camada de Aplicação Camada de Transporte Camada de Rede Camada de Enlace Camada Física HTTP TCP IP PPP V.92 17 33 March 12, 2015 SERVIÇOS DE REDE n A maioria dos usuários desconhecem os detalhes de funcionamento de uma rede, como canal de comunicação, interfaces e protocolos que são transparentes. n O usuários se interessam pelos serviços da rede. n Um serviço é um funcionalidade de rede disponível de forma transparente para seus usuários e aplicações. 34 March 12, 2015 SERVIÇOS DE REDES 18 35 March 12, 2015 SERVIÇOS DE REDE n Ex: Serviço de telefonia Rede de Telefonia Telefone de João Telefone de Maria Canal de Comunição ? Interface ? Protocolos ? 36 March 12, 2015 SERVIÇOS DE REDE n Ex: Serviço Web Canal de Comunição à Linha telefônica(do lado do usuário) Interface à Modem ADSL(do alado do usuário) Protocolos à V.92, PPP, IP, TCP e HTTP 19 37 March 12, 2015 PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO n Há vários tipos de redes e cada uma possui suas vantagens e desvantagens. n São necessários certos parâmetros para compará-las. ¨ Custo ¨ Desempenho ¨ Escalabilidade ¨ Disponibilidade ¨ Segurança ¨ Padronização 38 March 12, 2015 REDES LOCAIS, METROPOLITANAS E DISTRIBUÍDAS n A redes de computadores podem ser classificadas conforme a distância física entre os dispositivos que compõem a rede. Sendo elas ¨ PAN(Personal Area Network) ou Rede Pessoal ¨ LAN(Local Area Network) ou Rede Local ¨ MAN(Metropolitan Area Network) ou Rede Metropolitana ¨ WAN(Wide Area Network) ou Rede Distribuída. 20 39 March 12, 2015 REDES LOCAIS, METROPOLITANAS E DISTRIBUÍDAS n Rede pessoal (PAN): 1m < 9 m n Rede local (LAN): 10m (sala), 100m (edifício), 1km(campus) n Rede metropolitana (MAN): 10km (cidade) n Rede geograficamente distribuída (WAN): 100km(país), 1.000km (continente) n A Internet: 10.000km (planeta) 40 March 12, 2015 REDES LOCAIS, METROPOLITANAS E DISTRIBUÍDAS WAN MAN LAN 21 41 March 12, 2015 REDES LOCAIS, METROPOLITANAS E DISTRIBUÍDAS n PAN – Interliga dispositivos de uma pessoa como, um deskotp, laptop, impressora, smartphone, tablete TV, permitindo a transferência de arquivos, como fotos, filmes e músicas, além de sincronização de agenda. n LAN – Interliga estações em uma mesma sala, os andares de um prédio ou prédios de um campus. São padronizadas pelo IEEE 802 e o padrão é o Ethernet. 42 March 12, 2015 REDES LOCAIS, METROPOLITANAS E DISTRIBUÍDAS n MAN – Interliga redes locais(LAN) dentro de uma mesma cidade. São padronizadas pelo IEEE 802 e ANSI. Ex: Sistema de TV a Cabo. n WAN – Interliga dispositivos geograficamente distantes, localizados em diferentes cidades, estados ou países. Ex: Internet. 22 43 March 12, 2015 REDES LOCAIS, METROPOLITANAS E DISTRIBUÍDAS Área metropolitana Rede local Rede local Rede local Rede local Rede local Rede local Rede Distribuída 44 March 12, 2015 REDES CABEADAS E SEM FIO n Nas redes cabeadas existe algum tipo de cabo ligando os dispostivos. Ex: par trançado, coaxial ou fibra ótica. n Nas redes sem fio(wireless) não conexão física entre os dispositivos, a comunicação é feita usando ar, água ou vácuo. 23 45 March 12, 2015 REDES PONTO A PONTO E MULTIPONTO n As diversas formas de se interligar uma rede chamamos de topologia n Podem ser: Ponto a ponto e Mutliponto. n Nas redes ponto a ponto há apenas uma conexão dedicada l igando dois disposit ivos. São geralmente utilizadas em redes distribuídas. n Nas redes multiponto o canal de comunicação é compartilhado por todos os dispositivos. São utilizadas na redes locais e metropolitanas. 46 March 12, 2015 REDES PONTO A PONTO E A BF C D A C B DE F C B DA F GE H F B A D E C 24 47 March 12, 2015 REDES MULTIPONTO F BA D E C A C D E F B 48 March 12, 2015 REDES COMUTADAS POR CIRCUITO E COMUTADAS POR PACOTE n A maioria dos dispositivos não estão conectados ponto a ponto. n Comparando a uma malha rodoviária, formada por várias estradas que ligam as cidades. Não existe uma estrada única ligando cada cidade, mas um conjunto de estradas, que variam em nº de pistas, distância, velocidade e pedágios. A B RS CS TR RD TD CD TALK / DATA TALK RS CS TR RD TD CD TALK / DATA TALK Interface Interface 25 49 March 12, 2015 REDES COMUTADAS POR CIRCUITO E COMUTADAS POR PACOTE n Nas redes de computadores o transmissor e receptor são conectados a uma rede de interconexão ou inter-rede, responsável por receber o dado de origem e encaminhá-lo até o destino. n A rede de interconexão pode ser compartilhada entre diversos dispositivos. n A rede de interconexão é formada por dispositivos especializados como switches e roteadores, que permitem comunicação entre a origem e o destino. 50 March 12, 2015 REDES COMUTADAS POR CIRCUITO E COMUTADAS POR PACOTE A B RS CS TR RD TD CD TALK / DATA TALK RS CS TR RD TD CD TALK / DATA TALK Interface Interface Rede de Interconexão 26 51 March 12, 2015 REDES COMUTADAS POR CIRCUITO E COMUTADAS POR PACOTE n Os dispositivos intermediários podem ser também chamados de comutadores. n O encaminhamento de uma mensagem entre os comutadores ocorre um processo conhecido como comutação. n A técnica de comutação é a base para implementação de redes distribuídas como o sistema de telefonia e a Internet. n Há dois tipos de comutação: comutação por circuito e comutação por pacote. 52 March 12, 2015 REDES COMUTADAS POR CIRCUITO E COMUTADAS POR PACOTE Mensagem F G D E H Mensagem Rede de interconexão A C B 27 53 March 12, 2015 COMUTAÇÃO POR CIRCUITO Mensagem F G D E H Mensagem Rede de interconexão A C B Na comutação por circuito é criado um caminho chamado circuito que é criado antes do envio da mensagem e permanece dedicado até o final da transmissão. Ex: Ligação telefônica entre duas pessoas. 54 March 12, 2015 COMUTAÇÃO POR PACOTES Na comutação por pacote não há um circuito dedicado ligando a origem e destino para transmissão da mensagem. A mensagem é dividida em pedaços(chamados pacotes), cada pacote recebe o endereço do destino. Os pacote são encaminhados pelos dispositivos intermediários chamados de roteadores. O pacotes podem seguir rotas diferentes, esse processo se chama roteamento. Ex: Internet F G D E H Rede de interconexão A C B Mensagem P1P2P3P4 Mensagem P1P2P3P4 P1 P4 P3 P2 28 55 March 12, 2015 MODELO CLIENTE-SERVIDOR n Figuras: Cliente e Servidor n Cliente à Dispositivo que solicita um serviço. n Servidor à Dispositivo que recebe a solicitação de serviço. n Um servidor pode ser responsável por um ou mais serviços. Ex: Serviço de transferência de arquivos, E-mail, Web, Impressão, etc. 56 March 12, 2015 MODELO CLIENTE-SERVIDOR Solicitação Resposta Cliente Servidor 29 57 March 12, 2015 MODELO CLIENTE-SERVIDOR n A Internet é um exemplo de rede cliente- servidor. n Ex: Serviço Web. n Cliente: Navegador de Internet(Firefox,Internet Exploret, Chrome,etc) n Servidor: Apache e Microsoft IIS. 58 March 12, 2015 SERVIÇO WEB Browser Servidor Web Solicitação Página Web Funcionamento: O navegador de Internet solicita uma página ao servidor Web, que processa o pedido e retorna a página solicitada. A página então é exibida pelo navegador de Internet na tela do usuário. 30 59 March 12, 2015 SERVIÇO DE IMPRESSÃO Usuário Servidor de impressão Arquivo Impressora de rede 60 March 12, 2015 MODELO CLIENTE-SERVIDOR n Se caso um servidor ficar indisponível, os clientes não terão acesso. Para evitar isso são agregados servidores. Essa esquema se chama cluster. n Modelo peer-to-peer(P2P), os serviços são oferecidos por todos os dispositivos. Não há a figura de um servidor central. Esse modelo é muito utilizado na Internet entre usuários para compartilhar arquivos de música e vídeo. n Ex: Ares, Kazaa, BitTorrent, etc. 31 61 March 12, 2015 EVOLUÇÃO DA COMUNICAÇÃO n Uma necessidade humana de aproximar comunidades distantes n Sinais de fumaça n Pombo-correio n Telegráfo(Código Morse) n Telefonia n TV, Rádio, TV a cabo 62 March 12, 2015 EVOLUÇÃO DA COMUNICAÇÃO n Na década de 60: Surgiram os primeiros terminais interativos, e os usuários podiam acessar o computador central através de linhas de comunicação. 32 63 March 12, 2015 EVOLUÇÃO DA COMUNICAÇÃO n Na década de 70 e 80, houve uma mudança de paradigma: n De um computador central partiu-se para a distribuição do poder computacional, n Origem do modelo cliente-servidor (Sistema Distribuídos), 64 March 12, 2015 EVOLUÇÃO DA INFORMÁTICA NAS EMPRESAS 33 65 March 12, 2015 66 March 12, 2015 34 67 March 12, 2015 68 March 12, 2015 35 69 March 12, 2015 70 March 12, 2015
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