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Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 1 Apostila de Redes de Computadores Introdução Observamos grandes investimentos em tecnologia neste último século, redes de telefonia, rádio e televisão, nascimento da indústria de informática e lançamento de satélites de comunicação. Como consequência da facilidade oferecida pelas inovações tecnológicas, um mundo mais globalizado surgiu, aproximando e facilitando a comunicações entre as pessoas das mais diversas localidades do mundo. Basicamente quando se trata de comunicação hoje em dia, está intimamente relacionado a informática, pois o computador se tornou a principal ferramenta para esta finalidade. Baseados nas ideias acima, o curso tem por finalidade introduzir conceitos de "Redes de Computadores" para todas as pessoas interessadas no funcionamento da forma de comunicação mais utilizada no cotidiano da nossa era digital. Conceito básico Uma rede de computadores consiste em 2 ou mais computadores e outros dispositivos interligados entre si de modo a poderem compartilhar recursos físicos e lógicos, estes podem ser do tipo: dados(documentos, planilhas,etc.), aplicativos ( Microsoft Word, Microsoft Excel, etc.), Hardwares (modems, impressoras,etc.), mensagens (e-mails),entre outros. Existem várias formas e recursos de vários equipamentos que podem ser interligados e compartilhados, mediante: 1) meios de acesso 2) protocolos 3) requisitos de segurança Uma rede de dados de computador é uma coleção de hosts(computadores ou equipamentos) conectados por dispositivos em rede. Um host é qualquer dispositivo que envia e recebe informações na rede. Os periféricos são dispositivos conectados aos hosts. Alguns dispositivos podem servir como hosts ou periféricos. Por exemplo, uma impressora conectada ao seu laptop, que está em uma rede, está agindo como um periférico. Se a impressora estiver conectada diretamente a um dispositivo de rede, como um hub, comutador ou roteador, ela está agindo como um host. As redes de computadores são usadas globalmente nos negócios, em casas, em escolas e nas agências do governo. Diversas redes estão conectadas umas às outras pela Internet. Vários tipos diferentes de dispositivos podem se conectar a uma rede como por exemplos: Computadores de mesa Laptops Impressoras Smartphones Servidores de arquivos/impressão Uma rede pode compartilhar vários tipos diferentes de recursos: http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 2 Serviços, como de impressão ou digitalização. Espaço de armazenamento em dispositivos removíveis, como discos rígidos ou unidades óticas. Aplicativos, como bancos de dados. Você pode usar as redes para acessar informações armazenadas em outros computadores, imprimir documentos usando impressoras compartilhadas e sincronizar o calendário entre seu computador e o smartphone. Os dispositivos de rede se conectam usando uma variedade de conexões: Cabeamento de cobre – Usa sinais elétricos para transmitir dados entre dispositivos Cabeamento de fibra ótica – Usa cabos com base em vidro ou plástico, também chamados de fibra, para conduzir informações como pulsos de luz. Conexão sem fio – Usam sinais de rádio, tecnologia de infravermelho (laser), transmissões via satélite ou bluetooth. Os benefícios dos computadores em rede e outros dispositivos incluem custos mais baixos e maior produtividade. Com as redes, os recursos podem ser compartilhados, o que resulta em menos duplicação e corrupção de dados. Menos periféricos necessários Vários dispositivos podem ser conectados em uma rede. Cada computador da rede não precisa ter sua própria impressora, scanner ou dispositivo de backup. Várias impressoras podem ser instaladas em um local central e compartilhadas entre os usuários da rede. Todos os usuários da rede enviam trabalhos de impressão a um servidor de impressão central que gerencia as solicitações de impressão. O servidor de impressão pode distribuir trabalhos de impressão por várias impressoras ou enfileirar trabalhos que exijam uma impressora específica. Recursos de comunicação aprimorados As redes fornecem várias ferramentas diferentes de colaboração que podem ser usadas para a comunicação entre usuários da rede. As ferramentas de colaboração online incluem e-mail, fóruns e bate-papos, voz e vídeo e mensagens instantâneas. Com essas ferramentas, os usuários podem se comunicar com os amigos, a família e os colegas. Evitar duplicação e corrupção de arquivos Um servidor gerencia os recursos da rede. Os servidores armazenam dados e os compartilham com os usuários da rede. Dados confidenciais ou sensíveis podem ser protegidos e compartilhados com os usuários que possuem permissão para acessar esses dados. O software de rastreamento de documento pode ser usado para impedir que os usuários sobrescrevam arquivos ou alterem arquivos que outras pessoas estejam acessando ao mesmo tempo. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 3 Menor custo com licenciamento O licenciamento de aplicativos pode ser caro para computadores individuais. Vários fornecedores de software oferecem licenças de site para redes, o que pode reduzir drasticamente o custo do software. A licença de site permite que um grupo de pessoas ou uma organização inteira use o aplicativo por uma única taxa. Administração centralizada A administração centralizada reduz o número de pessoas necessárias para gerenciar os dispositivos e dados da rede, reduzindo o tempo e custo para a empresa. Usuários individuais da rede não precisam gerenciar seus próprios dados e dispositivos. Um administrador pode controlar os dados, os dispositivos e as permissões dos usuários na rede. Fazer o backup dos dados é mais fácil porque os dados são armazenados em um local central. Conservar recursos O processamento de dados pode ser distribuído por vários computadores para impedir que um computador fique sobrecarregado com tarefas de processamento Tipos de Redes Ponto-a-Ponto Não existe servidor dedicado entre os computadores. É fácil de implementar e tem baixo custo. Alguns Sistemas Operacionais gerenciam estas redes sem precisar de software especifico, porem de desempenho e a segurança são menores. Computadores na mesa de trabalho, usuários atuam como administradores. Usuários estão localizados na mesma área e a segurança não é muito importante nesta situação. Em uma rede ponto-a-ponto, os dispositivos são conectados diretamente uns aos outros sem qualquer dispositivo de rede adicional entre eles. Neste tipo de rede, cada dispositivo possui recursos e responsabilidades equivalentes. Os usuários individuais são responsáveis por seus próprios recursos e podem decidir que dados e dispositivos irão compartilhar. Como os usuários individuais são responsáveis pelos recursos em seus próprios computadores, não há nenhum ponto central de controle ou administração na rede. As redes ponto-a-ponto funcionam melhor em ambientes com dez ou menos computadores. Como os usuários individuais estão no controle de seus próprios computadores, não há necessidade de contratar um administrador de rede. Figura 01 - Rede em Ponto-a-ponto (Peer-to-peer) http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de ComputadoresProfessor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 4 As redes ponto-a-ponto possuem várias desvantagens: Não há nenhuma administração de rede centralizada, o que dificulta determinar quem controla os recursos da rede. Não há segurança centralizada. Cada computador deve usar medidas de segurança separadas para a proteção de dados. A rede se torna mais complexa e difícil de gerenciar à medida que o número de computadores na rede aumenta. Pode não existir um armazenamento de dados centralizado. Backups de dados separados devem ser mantidos. Essa responsabilidade recai sobre os usuários individuais. As redes ponto-a-ponto ainda existem dentro de redes maiores hoje. Mesmo em uma rede cliente grande, os usuários ainda podem compartilhar recusos diretamente com outros usuários sem usar um servidor de rede. Na sua casa, se você possuir mais de um computador, pode configurar uma rede ponto-a-ponto. Você pode compartilhar arquivos com outros computadores, enviar mensagens entre computadores e imprimir documento em uma impressora compartilhada. Ex: Rede em casa ou pequena empresa. Cliente/Servidor Apresenta um computador dedicado (servidor), para garantir compartilhamento, desempenho e segurança dos dados armazenados. Vantagens: centralização do gerenciamento, número maior de usuários conectados a rede, computador do usuário (cliente) pode ser mais simples. Aplicação: depende do tamanho da empresa, nível de segurança requerido, intensidade do tráfego na rede, orçamento. Ex: Médias e grandes empresas http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 5 Figura 02 – Modelo Cliente Servidor Classificação segundo a arquitetura de Redes LAN(Redes Locais- Local Area Networks): É uma rede de computadores utilizada para interconexão de equipamentos com a finalidade de troca de dados. Tais redes são denominadas locais por cobrirem apenas uma área limitada (10 Km no máximo, quando passam a ser denominadas MANs), visto que, fisicamente, quanto maior a distância de um nó (elemento) da rede ao outro, maior a taxa de erros que ocorrerão devido à degradação do sinal. As LANs são utilizadas para conectar estações, servidores, periféricos e outros dispositivos que possuam capacidade de processamento em uma casa, escritório, escola e edifícios próximos. São redes utilizadas para a interconexão de equipamentos para a troca de dados. Estas redes têm tamanho restrito, o que significa que quanto maior a distância de um equipamento da rede a outro, maior será a taxa de erros, devido a degradação do sinal transmitido. A tecnologia das LANs quase sempre consiste em um cabo ao qual os computadores são conectados. A taxa de transmissão de uma LAN tradicional está entre 10Mbps e 100Mbps e há outras mais modernas que operam em até 10Gbps. Geralmente uma LAN é composta por: Estações; Sistema operacional de rede; Meios de Transporte; Dispositivos de redes; Protocolos de comunicação; Servidores. Servidores são computadores com alta capacidade de processamento e armazenagem que têm por função disponibilizar serviços, arquivos ou aplicações a uma rede. Como provedores de serviços, eles podem disponibilizar e-mail, hospedagem de páginas na internet, firewall, proxy, impressão, banco de dados, servir como controladores de domínio, além de muitas outras utilidades. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 6 Como servidores de arquivos, podem servir de depósito para que os usuários guardem os seus arquivos num local seguro e centralizado. E, finalmente, como servidores de aplicação, disponibilizam aplicações que necessitam de alto poder de processamento à máquinas com baixa capacidade, chamadas de thin clients (Clientes magros). As LANs de difusão admitem vários tipos de topologia de difusão (a idéia de difusão já foi explicada anteriormente). Como o meio de transmissão é compartilhado e suporta apenas uma transmissão por máquina, deve existir algum mecanismo de arbitragem para resolver conflitos quando duas ou mais máquinas quiserem fazer uma transmissão simultaneamente. WAN(Redes Geograficamente distribuídas ): As WANs são redes que conectam LANs em locais geograficamente separados. O exemplo mais comum de WAN é a Internet. A Internet é uma grande WAN composta de milhões de LANs interconectadas. Os TSPs (telecommunications service providers, provedores de serviços de telecomunicações) são usados para interconectar essas LANs em diferentes locais. Em uma LAN tradicional, os dispositivos são conectados usando cabeamento de cobre. Em alguns ambientes, instalar o cabeamento de cobre pode não ser prático, desejável ou até mesmo possível. Nessas situações, os dispositivos sem fio são usados para transmitir e receber os dados usando ondas de rádio. Essas redes são chamadas de LANs sem fio ou WLANs. Como ocorre com as LANs, em uma WLAN, você pode compartilhar recursos, como arquivos e impressoras, e acessar a Internet. Figura 03 – Rede WAN MAN (Rede de Área Metropolitana-Metropolitan Area Network): É,o nome dado às redes que ocupam o perímetro de uma cidade. São mais rápidas e permitem que empresas com filiais em bairros diferentes se conectem entre si. A partir do momento que a internet atraiu uma audiência de massa, as operadoras de redes de TV a cabo, começaram a perceber que, com algumas mudanças no sistema, elas http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 7 poderiam oferecer serviços da Internet de mão dupla em partes não utilizadas do espectro. A televisão a cabo não é a única MAN. Os desenvolvimentos mais recentes para acesso à internet de alta velocidade sem fio resultaram em outra MAN, que foi padronizada como IEEE 802.16. O padrão IEEE 802.16, completo em outubro de 2001 e publicado em 8 de abril de 2002, especifica uma interface sem fio para redes metropolitanas (WMAN). Foi atribuído a este padrão, o nome WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access/Interoperabilidade Mundial para Acesso de Micro-ondas). O benefício crucial do padrão WiMAX é a oferta de conexão internet banda larga em regiões onde não existe infra- estrutura de cabeamento telefônico ou de TV por Cabo, que sem a menor dúvida tem o custo mais elevado. Este benefício econômico do padrão sem fio para redes MAN proporciona a difusão dos serviços de banda larga em países em desenvolvimento, influenciando diretamente na melhoria das telecomunicações do país e consequentemente no seu desenvolvimento. Figura 04 – Rede MAN WLAN (Wireless Local Area Network): Rede local sem fios. O uso deste tipo de rede tem crescido recentemente, pois além de serem adequadas a situações em que é necessária mobilidade, são flexíveis e da fácil instalação. Embora os equipamentos sejam mais caros do que para uma LAN tradicional e redução significativa dos custos de instalação é muitas vezes compensatória. Em uma WLAN, os dispositivos sem fio se conectam a pontos de acesso dentro de uma área especificada. Os pontos de acesso são tipicamente conectados à rede usando cabeamento de cobre. Em vez de fornecer cabeamento de cobre a cada host de rede, apenas o ponto de acesso sem fio é conectado à rede com o cabeamento de cobre. A cobertura da WLAN pode ser pequena e limitadaà área de uma sala ou pode ter um alcance maior. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 8 VLAN (Virtual Local Area Network): Rede local virtual. É definida sobre redes locais que estão equipadas com dispositivos apropriados (dispositivos que suportam VLANs). Trata-se de definir até que zonas da LAN se propagam as emissões em “broadcast” que tem origem noutra zona. VPN (Virtual Private Network): Rede privada virtual. Utilizam uma rede pública, por exemplo a internet para estabelecer uma ligação de dados entre dois pontos, estes dados têm a particularidade de serem codificados (cifrados) de tal forma que apenas estes dois conseguem trocar dados. Os dois pontos da ligação passam a encaminhar seus pacotes para as respectivas redes. Esta técnica pode ser usada para interligar redes distantes pertencentes a uma mesma organização, com baixa qualidade, mas com grandes vantagens econômicas. Classificação segundo a Topologia Figura 05 – Exemplos de Topologias de Rede http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 9 Topologia em Anel Figura 06 - Rede em Anel(Ring) É uma topologia com controle de arbitragem descentralizado. A topologia em anel é caracterizada como um caminho unidirecional de transmissão formando um círculo lógico, sem um final definido. O sinal originado por um nó passa em torno do anel, sendo que em cada nó o sinal é regenerado e retransmitido. Como acontece em qualquer topologia, cada estação ou nó atende por um endereço que, ao ser reconhecido por uma estação, aceita a mensagem e a trata. Uma desvantagem é que se, por acaso apenas uma das máquinas falhar, toda a rede pode ser comprometida. O padrão mais conhecido de topologia em anel é o Token Ring (IEEE 802.5) da IBM. No caso do Token Ring, um pacote (token) fica circulando no anel, pegando dados das máquinas e distribuindo para o destino. Somente um dado pode ser transmitido por vez neste pacote. Topologia em Barramento Figura 07- Rede em Barramento (Bus) Rede em barramento é uma topologia de rede em que todos os computadores são ligados em um mesmo barramento físico de dados. Apesar de os dados não passarem por dentro de cada um dos nós, apenas uma máquina pode “escrever” no barramento num dado momento. Todas as outras “escutam” e recolhem para si os dados destinados a elas. Quando um computador estiver a transmitir um sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador tentar enviar outro sinal ao mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a transmissão. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 10 Essa topologia utiliza cabos coaxiais. Para cada barramento existe um único cabo, que vai de uma ponta a outra. O cabo é seccionado em cada local onde um micro será inserido na rede. Com o seccionamento do cabo formam-se duas pontas e cada uma delas recebe um conector BNC. No micro é colocado um "T" conectado à placa que junta as duas pontas. Embora ainda existam algumas instalações de rede que utilizam esse modelo, é uma tecnologia obsoleta. Existe uma forma um pouco mais complexa dessa topologia, denominada barramento distribuído, no qual o mesmo começa em um local chamado raiz e se expande aos demais ramos (Ligados a um conector). A diferença entre este tipo de barramento e o barramento simples é que, neste caso a rede pode ter mais de dois pontos terminais. Vantagens: Simplicidade das ligações e facilidade com que se acrescenta mais um computador à rede. Desvantagens: As limitações na transmissão, impostas pelos cabos coaxiais,a avaria numa das ligações, ou a interrupção num dos segmentos da rede implica a paragem de toda a rede; . Este mecanismo funciona da seguinte maneira: qualquer computador pode transmitir dados quando quiser e caso ocorra uma colisão de dados, cada um deles irá esperar tempos aleatórios diferentes para fazer a retransmissão dos dados. Topologia em Estrela Figura 08 - Rede em Estrela (Star) Esta é a topologia mais recomendada atualmente. Nela, todas as estações são conectadas a um periférico concentrador (Hub ou Switch). http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Cabos_coaxiais&action=edit&redlink=1 Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 11 Ao contrário da topologia linear onde a rede inteira parava quando um trecho do cabo se rompia, na topologia em estrela apenas a estação conectada pelo cabo rompido para. Além disso, temos a grande vantagem de podermos aumentar o tamanho da rede sem a necessidade de pará-la. Na topologia linear, quando queremos aumentar o tamanho do cabo necessariamente devemos parar a rede, já que este procedimento envolve a remoção do terminador resistivo. É importante notar que o funcionamento da topologia em estrela depende do periférico concentrador utilizado, se é um hub ou um switch. As redes em estrela, que são as mais comuns hoje em dia, utilizam cabos de par trançado e um hub como ponto central da rede. O hub se encarrega de retransmitir todos os dados para todas as estações, mas com a vantagem de tornar mais fácil a localização dos problemas, já que se um dos cabos, uma das portas do hub ou uma das placas de rede estiver com problemas, apenas o PC ligado ao componente defeituoso ficará fora da rede. Claro que esta topologia se aplica apenas a pequenas redes, já que os hubs costumam ter apenas 8 ou 16 portas. Em redes maiores é utilizada a topologia de árvore, onde temos vários hubs interligados entre sí por switches ou roteadores. Em inglês é usado também o termo Star Bus, ou estrela em barramento, já que a topologia mistura características das topologias de estrela e barramento. Figura 09-Rede em Malha (Mesh) Rede mesh ou rede de malha, é uma alternativa de protocolo ao padrão 802.11 para diretrizes de tráfego de dados e voz além das redes a cabo ou infraestrutura wireless. Uma rede de infraestrutura é composta de APs (Access point=Ponto de acesso) e clientes, os quais necessariamente devem utilizar aquele AP para trafegarem em uma rede. Uma rede mesh é composta de vários nós/roteadores, que passam a se comportar como uma única e grande rede, possibilitando que o cliente se conecte em qualquer um destes nós. Os nós têm a função de repetidores e cada nó está conectado a um ou mais dos outros nós. Desta maneira é possível transmitir mensagens de um nó a outro por diferentes caminhos. [Já existem redes com cerca de 500 nós e mais de 400.000 usuários operando (Free the Net, San Francisco, CA)] Redes do tipo mesh possuem a vantagem de serem redes de baixo custo, fácil implantação e bastante tolerantes a falhas. A esta característica tem-se dado o nome de http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 12 "resiliência". Nessas redes, roteadores sem fio são geralmente instalados no topo deedifícios e comunicam-se entre si usando protocolos como o OLSR em modo ad hoc através de múltiplos saltos de forma a encaminhar pacotes de dados aos seus destinos. Usuários nos edifícios podem se conectar à rede mesh de forma cabeada, em geral via Ethernet, ou sem fio, através de redes 802.11. Quando estiverem 100% definidos os parâmetros para padronização do protocolo mesh pelo IEEE, este protocolo será denominado padrão 802.11s. Serviços de Redes A Internet oferece uma grande quantidade de recursos e possibilidades de uso que vão do e-mail e do acesso a páginas Web ao vídeo em tempo real e ao compartilhamento de arquivos em sistemas peer-to-peer. Todas essas possibilidades de uso são construídas a partir de um conceito relativamente simples: o de serviço de rede. Um serviço de rede pode ser visto como uma aplicação distribuída, que executa em dois ou mais computadores conectados por uma rede. Cada serviço de rede é composto por ao menos quatro elementos: Servidor: computador que realiza a parte principal do serviço, usando seus recursos locais e/ou outros serviços. Cliente: computador que solicita o serviço através da rede; geralmente o cliente age a pedido de um ser humano, através de uma interface de usuário, mas ele também pode ser o representante de outro sistema computacional. Protocolo: é a definição do serviço propriamente dito, ou seja, os passos, o conjunto de mensagens e os formatos de dados que definem o diálogo necessário entre o cliente e o servidor para a realização do serviço. Middleware: é o suporte de execução e de comunicação que permite a construção do serviço. Em geral o middleware é composto por sistemas operacionais e protocolos de rede encarregados de encaminhar os pedidos do cliente para o servidor e as respostas de volta ao cliente. De um ponto de vista arquitetural, os sistemas que constroem serviços de rede podem se organizar de várias formas. As arquiteturas de serviços de rede mais frequentes na Internet são as seguintes: Two-Tier: esta arquitetura tem dois componentes: o servidor, responsável pela execução do serviço, e o cliente, responsável pela apresentação dos resultados e interação com o usuário. Se o cliente se preocupar somente com a apresentação dos dados, é chamado de “cliente magro”; caso tenha responsabilidade por parte da lógica da aplicação, é chamado “cliente gordo”. Alguns exemplos: Clientes gordos: sistemas de e-mail convencionais (não webmail); Clientes magros: terminais remotos gráficos (VNC) http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 13 Three-Tier: arquitetura com três componentes: o cliente, responsável pela interface com o usuário, o servidor, responsável pela lógica da aplicação, e os repositórios de dados. Peer-to-Peer: nesta arquitetura todos os participantes são ao mesmo tempo servidores (oferecem serviços e recursos) e clientes (usam serviços e recursos) uns dos outros. Muitos serviços de compartilhamento de arquivos e de comunicação entre usuários se estruturam dessa forma. http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://dainf.ct.utfpr.edu.br/~maziero/lib/exe/detail.php/espec:arq-two-tier.png?id=espec%3Aintroducao http://dainf.ct.utfpr.edu.br/~maziero/lib/exe/detail.php/espec:arq-three-tier.png?id=espec%3Aintroducao http://dainf.ct.utfpr.edu.br/~maziero/lib/exe/detail.php/espec:arq-p2p.png?id=espec%3Aintroducao Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 14 Existem muitos serviços de rede, para as mais diversas finalidades. Eis alguns exemplos: Recuperação de conteúdo HTTP: HyperText Transfer Protocol, para busca de páginas Web FTP: File Transfer Protocol, para busca de arquivos Acesso remoto: Telnet: para terminais remotos em modo texto SSH: Secure Shell, idem VNC: Virtual Network Computer, para terminais gráficos remotos Configuração: DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol, para buscar configurações de rede. BootP: Boot Protocol, para buscar um sistema operacional na inicialização do computador. LDAP: Lightweight Directory Access Protocol, para buscar informações sobre usuários (autenticação, contatos, etc) DNS: Domain Name System, para converter nomes em endereços IP e vice-versa. Monitoração e gerência: SNMP: Simple Network Management Protocol, para monitoração de dispositivos de rede (roteadores, switches) e hosts Compartilhamento de recursos: NFS: Network File System, compartilhamento de arquivos em redes UNIX SMB: Server Message Block, para compartilhamento de arquivos/impressoras em ambientes Windows. IPP: Internet Printing Protocol, usado para acesso a impressoras em rede. Comunicação entre usuários: SMTP: Simple Mail Transfer Protocol, para envio e transferência de e-mails entre servidores. POP3: Post Office Protocol v3, para acesso a caixas de e-mail. IMAP: Internet Message Access Protocol, idem. XMPP: Extensible Messaging and Presence Protocol, para mensagens instantâneas (Jabber, GTalk) SIP: Session Initiation Protocol, usado para gerenciar sessões de voz sobre IP, vídeo sobre IP, jogos online, etc. A maioria dos serviços habituais em redes IP usa TCP ou UDP como suporte de comunicação. Esse é o caso de serviços como WWW, E-Mail, sistemas peer-to-peer e de voz sobre IP. Esses serviços são implementados basicamente por um processo no lado servidor, http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 15 com uma porta aberta, cujo número e protocolo de transporte (TCP ou UDP) dependem do serviço a ser oferecido. Embora qualquer serviço possa operar em qualquer porta, foram estabelecidas portas default para a maioria dos serviços convencionais, visando simplificar a conexão entre clientes e servidores. Alguns números de portas e protocolos default são: Serviço Porta Transporte HTTP 80 TCP DNS 53 UDP SSH 22 TCP SMTP 25 TCP FTP 21 e 20 TCP SNMP 161 e 162 UDP VNC 5900 TCP Alguns serviços de rede podem fazer uso de suportes de comunicação mais sofisticados, construídos como camadas acima do TCP ou UDP. Esse é o caso dos serviços baseados em RPC (Remote Procedure Call), dos Web Services e dos ambientes de objetos distribuídos como Java RMI (Remote Method Invocation) e CORBA. Neste caso, as aplicações cliente e servidor se comunicam através de chamadas de procedimentos ou de métodos remotos, construídos por bibliotecas específicas sobre o TCP/IP. Nesse caso, vários processos podem estar envolvidos na construção do serviço, tanto do lado cliente quanto do lado servidor. Muitas vezes os números de portas usados não são padronizados e podem variar de uma execução para outra, o que pode dificultar a criação de regras de filtragem (firewall) para esses serviços. Modelos de Rede Intitulam-se Modelos de Rede os formatos de estrutura, física e lógica, de Redes de Computadores. Atualmente existem três bases fundamentais para modelos de rede das quais resultam muitos modelos variantes. Estes modelos-base são: Rede Centralizada, Rede Descentralizada e Rede Distribuída. Cada um destes modelos-base representa na prática uma arquitetura diferente e a opção pelo uso de um ou de outro está diretamente ligado ao uso que se quer fazer de determinado conjunto de máquinas. Vejamos os conceitos de cada um deles. Rede Centralizada http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de ComputadoresProfessor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 16 Rede Centralizada O foco neste modelo é a centralização das tarefas e dos serviços, daí o nome: Rede Centralizada. Seu uso é indicado às redes que necessitam de gerenciamento central de tarefas e serviços, bem como, é indicado a uma rede de computadores que necessite de controle de tráfego e de uso do que transita pela rede. Exemplos de Redes Centralizadas: redes bancárias, redes de automação comercial, redes de escolas, universidade, telecentros, etc. Rede Descentralizada Rede Descentralizada O foco neste modelo é a descentralização e a independência das tarefas e dos serviços, daí o nome: Rede Descentralizada. Ao contrário da Rede Centralizada, neste modelo não há pleno e central controle sobre tarefas e serviços e os acompanhamento de tráfego e de uso do que transita pela rede, embora possível, se torna muito mais complexo e limitado no gerenciamento. Exemplos: redes com múltiplos sistemas operacionais, redes domésticas, a Internet. Rede Distribuída. http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://wiki.nosdigitais.teia.org.br/Imagem:Rede_centralizada.png http://wiki.nosdigitais.teia.org.br/Imagem:Rede_descentralizada.png Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 17 Rede Distribuída Uma rede distribuída assemelha-se a uma malha ou a uma rede de pesca, na qual cada nó é independente do outro, mas está diretamente ligado ao outro completando assim a trama. Seu nome está ligado ao modo como gerencia processos: distribuidamente. Uma rede distribuída é indicada para redes de computadores que devam trabalhar em conjunto, somando seu processamento, mas ao mesmo tempo mantendo sua independência no caso de alguma das máquinas tornar-se indisponível. Como o próprio nome diz, este modelo de rede visa a distribuição de tarefas. Assim, a rede distribuída consiste em adicionar o poder computacional de diversos computadores interligados, para processar colaborativamente determinada tarefa de forma coerente e transparente, ou seja, como se apenas um único e centralizado computador estivesse executando a tarefa. A união desses diversos computadores com o objetivo de compartilhar a execução de tarefas e o software que faz esse gerenciamento leva o nome de sistema distribuído. Exemplos de rede distribuída: Clusters para execução de tarefas complexas como mapeamento de constituição química de determinadas proteínas, clusters para quebra de algoritmos numéricos complexos, etc. Rede Descentralizada – Ponto-a-Ponto http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://wiki.nosdigitais.teia.org.br/Imagem:Rede_distribuida.png Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 18 A imagem 1 reproduz graficamente um modelo típico de rede descentralizada, onde cada computador é um máquina independente das demais. Neste tipo de arquitetura costuma-se trabalhar logicamente com o conceito de “Grupo de Trabalho”. É possível definir vários grupos de trabalho, ex: “Administrativo”, “Design”, “Editores”, etc. Nesta rede adotou-se a nomenclatura dos hosts (computadores) por nomes de planetas do nosso sistema solar. Da mesma forma, outro conjunto de nomes poderia ter sido escolhido. O administrador de redes é em geral quem decide os nomes que cada host deverá ter. Estados do Brasil, países da América latina, países do mundo, nomes próprios femininos, nomes de cientistas famosos, são em geral nomes usados para batizar o conjunto de computadores de uma rede. Essa metodologia de nomeação não é uma regra. Ela visa apenas facilitar o entendimento sobre a rede e sobre as estações que a compõem. Indicações: Este modelo é indicado para redes onde a necessidade de independência de trabalho seja alta. Em um modelo de rede descentralizada é comum encontrar computadores completamente diferentes uns dos outros, compondo uma mesma rede. http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://wiki.nosdigitais.teia.org.br/Imagem:Modelo_1_-_rede_descentralizada_-_pontoaponto-fine.png http://wiki.nosdigitais.teia.org.br/Imagem:Modelo_1_-_rede_descentralizada_-_pontoaponto-fine.png Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 19 Neste modelo é possível ter máquina com composição de hardware diferente, sistemas operacionais diferentes, aplicativos diferentes, periféricos diferentes, entre outras peculiaridades. Rede Centralizada – Thin Client Reproduz graficamente o modelo típico de rede centralizada do que costumamos classificar de Thin Clients ou terminais burros, onde cada computador-cliente é dependente de um servidor. Indicações: Este modelo é indicado para redes onde a necessidade de desempenho de uso de recursos de hardware e de periféricos não seja tão preponderante. É indicado para redes com máquinas mais antigas, com limitados recursos de hardware. Rede Centralizada – Fat Client – Terminais Inteligentes http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://wiki.nosdigitais.teia.org.br/Imagem:Modelo_2_-_rede%28des%29_centralizada_-_ltsp-fine.png Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 20 Pequeno Histórico Anos 50-60 ✔ Computadores Grandes Porte ✔ Sistemas Batch (Lote) Anos 60-70 ✔ Time-sharing ✔ Terminais Burros (Ligados a um sistema central) Anos 70-80 ✔ Processamento distribuído ✔ Surgimento dos micros ✔ Conceito de Rede de Computadores Anos 90 até os dias atuais ✔ Redes de Alta Velocidade (ATM / FDDI / GigaEthernet) ✔ Internet Comercial - Brasil ✔ Internet Faixa Larga - Brasil ✔ (A)DSL - Telefonia ✔ HFC – TV à cabo ✔ Radio A ARPANET Em 1966, o Departamento de Defesa do governo americano iniciou, através de sua agência DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) projetos para a interligação de http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://wiki.nosdigitais.teia.org.br/Imagem:Modelo_3_-_rede_centralizada_-_diskless-fine.png Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 21 computadores em centros militares e de pesquisa, com o objetivo de criar um sistema de comunicação e controle distribuído com fins militares. Esta iniciativa teve como um dos motivadores o surgimento de mini-computadores com grande poder de processamento, que poderiam ter seu emprego enriquecido com o acesso a uma grande rede de comunicação. A ARPANET ou ARPANet foi, pode-se dizer, a "mãe" da Internet. Desenvolvida pela agência Americana ARPA (Advanced Research and Projects Agency - Agência de Pesquisas em Projetos Avançados) em 1969, tinha o objetivo de interligar as bases militares e os departamentos de pesquisa do governo americano. Esta rede teve o seu berço dentro do Pentágono e foi batizada com o nome de ARPANET ou ARPANet. A ARPANet foi totalmente financiada pelo governo Norte-Americano, durante o período que ficou conhecido como Guerra Fria, período este caracterizado pelo embate ideológico entre a extinta União Soviética (URSS) e os EUA. Temendo um ataque por parte dos seus opositores, os americanos tinham como objetivo desenvolver uma rede de comunicação que não os deixasse vulneráveis,caso houvesse algum ataque soviético ao Pentágono. Usando um Backbone que passava por baixo da terra, a ARPANet ligava os militares e os investigadores sem ter um centro definido ou mesmo uma rota única para as informações, tornando-se quase indestrutível. No início da década de 70, universidades e outras instituições que faziam trabalhos relacionados com a defesa, tiveram permissão para se conectarem à ARPANet e em meados de 1975 existiam aproximadamente 100 sites. Pesquisadores que trabalhavam na ARPANet estudaram como o crescimento da rede alterou o modo como as pessoas a utilizavam. No final dos anos 70, a ARPANet tinha crescido tanto que o seu protocolo de comutação de pacotes original chamado Network Control Protocol (NCP), tornou-se inadequado. A ARPANET era baseada em IMPs (Interface Message Processors), rodando diversos protocolos, sendo o principal o NCP (Network Control Protocol). Foi então que a ARPANet começou a usar um novo protocolo chamado TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). ARPANet divide-se e origina a MILNET -- para assuntos militares -- e o restante da rede torna-se pública. Nesta época, os computadores com potencial para se ligar na rede eram de grande porte e em número reduzido. As diferenças de porte desta rede imaginada na época e o que se observa hoje é gigantesco. Um dos projetistas dos sistemas de comunicação da ARPANET, referindo-se ao tamanho de um byte para os identificadores das máquinas, afirmou que “256 máquinas é essencialmente infinito”. A INTERNET Nesta época, a ARPA decidiu adotar o Unix como sistema operacional prioritário para o suporte de seus projetos de pesquisa (dos quais a ARPANET era um deles), escolhendo a http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 22 Universidade da Califórnia – Berkeley com centro de desenvolvimento. A ARPA incentivou a criação nativa do suporte de TCP/IP no Unix. O protocolo TCP/IP começou a ser projetado em 1977 com o objetivo de ser o único protocolo de comunicação da ARPANET. Em 1/1/1983, todas as máquinas da ARPANET passaram a utilizar o TCP/IP como protocolo de comunicação. Isto permitiu o crescimento ordenado da rede, eliminando as restrições dos protocolos anteriores. Em 1986, a NSF (Network Science Foundation) passou a operar o backbone (espinha dorsal) de comunicações com o nome de NSFNet e iniciou a formação de redes regionais interligando os institutos acadêmicos e de pesquisa. Desde 1983 começaram a surgir diversas redes paralelas nos Estados Unidos financiadas por órgãos de fomento a pesquisa como a CSNET (Computer Science Net), HEPNet (High Energy Physics Net) , SPAN (Nasa Space Physics Network) e outras. Estas redes foram integradas ao NSFNet e adicionadas a redes de outros países, caracterizando o início de uso do termo Internet em 1988. A Internet (nome próprio) é a denominação da rede mundial que interliga redes no mundo. É formada pela conexão complexa entre centenas de milhares de redes entre si. A Internet tem suas políticas controladas pelo IAB (Internet Architecture Board), um fórum patrocinado pela Internet Society, uma comunidade aberta formada por usuários, fabricantes, representantes governamentais e pesquisadores. Internet é um termo usado para definir uma rede genérica formada pela interligação de redes utilizando o protocolo TCP/IP. PROTOCOLOS DE NAVEGAÇÃO Em 1993, foram criados os protocolos HTTP e o browser Mosaic, dando início ao World Wide Web (WWW). O World Wide Web foi o grande responsável pelo crescimento exponencial da Internet, pois permitiu o acesso a informações com conteúdo rico em gráficos e imagens e de forma estruturada. O WWW foi também o grande motivador do uso comercial da Internet, permitindo às empresas disponibilizar informações e vender produtos via Internet. A NSFNet foi privatizada em 1995, e o backbone passou a ser distribuído e complexo, formado por múltiplas redes de prestadoras de serviços de telecomunicações como AT&T, MCI, Sprint e outros. Hoje a Internet não é mais formada por um único backbone central, mas por um conjunto de grandes provedores de acesso. Em 1995 foi permitido também o tráfego de informações comerciais na Internet. No Brasil, o acesso à Internet foi iniciado em 1989 com a conexão de instituições acadêmicas como a FAPESP, USP, Unicamp, PUC-Rio, UFRJ e outras. Foram formados dois backbones regionais, a RedeRio e a ANSP (An Academic Network at São Paulo) interligando as principais instituições destes estados. Posteriormente foi criada a RNP (Rede Nacional de Pesquisa) com o objetivo de formar um backbone nacional de acesso à Internet e de estimular a formação de redes regionais como a Rede Minas, Rede Tchê e outras. Em 1995, foi liberado o tráfego comercial, com a Embratel montando e operando o backbone comercial no Brasil. O fornecimento de serviços IP não foi considerado monopólio da Telebrás, permitindo o surgimento de provedores de acesso à Internet. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 23 Hoje o backbone da Internet no Brasil é formado por diversos backbones nacionais interligados entre si, como a RNP, a Embratel e de outras empresas como IBM, Unisys, GlobalOne e outros provedores. O Comitê Gestor da Internet Brasil é o responsável pela determinação de regras e políticas para a porção brasileira da Internet e a FAPESP é responsável pelo registro de nomes de domínio .br. INTRANET Uma intranet é a aplicação da tecnologia criada na Internet e do conjunto de protocolos de transporte e de aplicação TCP/IP em uma rede privada, interna a uma empresa. Numa intranet, não somente a infraestrutura de comunicação é baseada em TCP/IP, mas também grande quantidade de informações e aplicações é disponibilizada por meio dos sistemas Web (protocolo HTTP) e correio-eletrônico. Numa empresa é indispensável que haja a comunicação entre os funcionários e a interação entre os departamentos. É através da intranet que a empresa consegue manter essa comunicação, mesmo fisicamente separados é possível haver a interação entre os departamentos, fácil acesso às informações da empresa, reduz os custos com telefonia, impressão de documentos entre outros, aumenta a eficiência nas atividades administrativas, facilita e diminui os custos nas divulgações de informações e muitos outros benefícios. Intranet Uma extranet, ou extended intranet é a extensão dos serviços da intranet de uma empresa para interligar e fornecer aplicações para outras empresas, como clientes, fornecedores, parceiros, etc. Desta forma a extranet é a utilização de tecnologias como Web e correio-eletrônico para simplificar a comunicação e a troca de informações entre empresas. CAMADA FÍSICA O objetivo da camada física é transmitir um fluxo de dados de uma máquina a outra. Vários meios físicos podem ser usados para este fim e cada um deles possui suas limitações quanto a retardo, taxa máxima de transferência, custo, facilidade de implantação e outros. Podemos dividir em meios de transmissão guiados e os meios sem fio. Iremos passar por alguns meios de transmissões guiados. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 24 CABEAMENTO Meios Magnéticos Apesar de não ser propriamente um modo de transmissão de alta tecnologia como um satélite geossíncrono, este meio é o mais utilizado no transporte de informação. Bastavocê possuir um disco ou fita magnética, gravar as informações dentro e levar para o destino. Isso é interessante sob o ponto de vista do custo para o deslocamento de dados de um computador a outro, pois não necessita de nada além de mandar transportar e as fitas magnéticas. Talvez seja o modo de transmissão mais comumente utilizado entre as pessoas. Cabo Coaxial A rede coaxial é uma das formas mais antigas de se conectar computadores, mas ainda é utilizada em alguns lugares devido ao baixo custo de instalação. Para o seu funcionamento são necessários somente os seguintes componentes: Placas adaptadoras de rede com saída de conector tipo BNC; Cabo coaxial de 50 Ohms; Terminações de 50 Ohms. Existe a utilização ampla de um cabo de 75 Ohms, o qual foi muito utilizado para as transmissões analógicas de televisão por cabo. Hoje podemos observar empresas utilizando este cabo também para a transmissão de Internet. Ela é considerada lenta, com velocidade máxima de 10 Mb/s ( 10.000.000 bits/s ), mas não é problema quando se tem poucas máquinas instaladas ( lembre-se um modem convencional trabalha a 56 Kb/s ( 56.000 bits/s no máximo )). Nesta conexão um PC se conecta a um outro PC mais próximo por meio de uma placa de rede com saída BNC e em cada placa de rede se coloca um conector tipo "T" que permite a conexão do cabo que vem de outro PC, do outro lado do conector tipo T conecta-se o cabo que vai para o próximo PC consecutivamente. Quando a máquina é a última da linha então na outra ponta coloca-se um terminador para que os dados sejam absorvidos e não retornem para a rede causando ruídos e interferências. Logo, com esses ajustes citados anteriormente, a rede física já estaria instalada, mas é necessária, para um completo funcionamento de uma rede, uma configuração lógica das máquinas. Existe a recomendação de que: Uma rede coaxial não tenha mais que 30 máquinas; Que o comprimento da soma de todos os ramos dos cabos não seja maior que 185 metros; Que não existam "emendas" entre um conector "T" ao outro conector; Que também a distância mínima do cabo não seja menor do que 0,5 metro. O maior problema de uma rede coaxial é que seu funcionamento depende de todos os pontos da rede, se um deles falhar toda a rede deixará de funcionar. Se por exemplo um dos conectores estiver mal conectado, nenhuma informação conseguirá trafegar por toda a rede. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 25 O cabo utilizado neste tipo de rede é conhecido no mercado como cabo coaxial 50 Ohm facilmente encontrado peças para se montar ele e também de fácil manuseio. Estes cabos geralmente são identificados com marcas como RG-58 e também sua impedância de 50 Ohms. Figura 01 - Placa adaptadora de Rede para Cabo Coaxial Algumas características do Cabo coaxial Figura 02 - cabo Coaxial A - Capa plástica protetora, que protege o condutor externo contra a indução, causada por interferências elétricas ou magnéticas. B - Blindagem para o condutor interno com uma malha ou trança metálica C - Camada isolante flexível que envolve o condutor interno. D - Condutor interno, que é fio de cobre rígido central. As terminações necessárias para uma rede de cabo coaxial - Terminal resistivo de 50 Ohms - Conector T-BNC para interligação http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 26 - Conector BNC para ligação ao T-BNC Figura 03 - Conector BNC Figura 04 - Conector T-BNC A topologia desta rede é da seguinte maneira: Figura 05 - Topologia Coaxial. Cabo de Par Trançado Há alguns anos a rede feita com cabo de par trançado vem substituindo as redes construídas com cabos coaxiais de 50 Ohms devidos principalmente a facilidade de manutenção, pois com o cabo coaxial é muito trabalhoso achar um defeito porque se houver http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 27 um mau contato ou qualquer problema com as conexões em algum ponto da rede o problema se refletirá em todas as máquinas da rede, o que não acontece em uma rede de par trançado. Outro motivo é a vantagem de se atingir maior taxa de transferência podendo-se trabalhar não somente a 10 Mbps, mas também a 100 Mbps (Fast Ethernet) ou até 1000 Mbps (1 Gigabite Ethernet). Dá-se o nome de cabo de par trançado devido aos pares de fios se entrelaçarem por toda a extensão do cabo, evitando assim interferências externas, ou do sinal de um dos fios para o outro. Se utilizarmos cabos convencionais haverá comunicação sim , mas com ruídos que prejudicaria muito a comunicação entre as máquinas. Como em qualquer comunicação que tenham várias maquinas envolvidos os dados só podem ser recebidos ou enviados por uma máquina por vez, enquanto que as outras máquinas esperam para enviar os seus dados. Caso haja comprometimento dos dados, a máquina que os recebeu pedirá que eles sejam enviados novamente e isto envolve um custo de espera das outras máquinas, logo, quanto mais perfeito a linha que trafega os dados, mais rápida será a rede. Utilizando placas especiais ´Fast Ethernet´ e cabos CAT 5 podemos chegarmos até a 100 Mb por segundo. Com a popularização das conexões rápidas ( Speed, Cabo etc... ) as placas de 100 Mb e os Hubs tornaram-se acessíveis devido ao seu preço, portanto são estas as mais utilizadas em pequenas redes ou redes domésticas. Há também a utilização frequente do cabo UTP CAT5. Conector RJ-45 – O conector usado nos cabos par trançado é conhecido como RJ-45. Ele é bem maior do que o RJ-11 usado nas instalações telefônicas além de possuir 8 vias, enquanto o RJ-11 possui apenas 4. Pode ser macho ou fêmea. O macho é usado para ligar cabos aos equipamentos ou a conectores fêmea, para ligar dois segmentos de cabo. Conector RJ-45 macho http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 28 Figura 06 - Conector RJ45 Figura 07 - Conector RJ45 Deve-se verificar também a ligação do cabo de acordo com os sinais envolvidos, como no conector RJ 45 para a ligação de rede convencional (10 ou 100 Mbps) somente os pinos 1,2,3 e 6 são na verdade utilizados então devemos fazer a ligação de acordo com o mostrado na figura B, se ligarmos os pinos de acordo com a figura A, a rede também funcionaria, mas com ruídos a menos de 10 Mb/s e jamais funcionaria a 100 Mb/s podendo até travar os computadores da rede. Figura 08 - Esquema dos pinos Existem basicamente dois tipos de cabos par trançado: UTP - Unshielded Twisted Pair - Par Trançado Sem Blindagem STP - Shielded Twisted Pair - Par Trançado Com Blindagem UTP - Este é sem dúvida o cabo mais utilizado neste tipo de rede, o cabo UTP é de fácil manuseio, instalação e permite taxas de transmissão em até 100 Mbps e com a utilização do cabo CAT 5 são usados normalmente tanto nas redes domésticas como nas grandes redes coorporativas e para distâncias maiores que 150 metros. Hoje em dia, são utilizados os cabos de fibra ótica de menor custo para sua implantação. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tkEmail : professorinfoevaldo@gmail.com 29 Figura 09 - Cabo UTP ( visão radial) Figura 10 - Cabo UTP STP - O cabo brindado STP é muito pouco utilizado sendo basicamente necessários em ambientes com grande nível de interferência eletromagnética. Deve-se dar preferência a sistemas com cabos de fibra ótica quando se deseja grandes distâncias ou velocidades de transmissão. Os cabos STP podem ser encontrados com blindagem simples ou com blindagem par a par. Figura 11 - Cabo STP ( visão radial) http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 30 Figura 12 - Cabo STP A - Proteção Externa PVC B - Pares Trançados C - Isolantes dos Pares D - Condutor de Cobre E - Proteção Externa Alumínio Fibra Óptica Fibra óptica é um filamento, de vidro ou de materiais poliméricos, com capacidade de transmitir luz. Estes filamentos têm diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros ínfimos, da ordem de micra (mais finos que um fio de cabelo) até vários milímetros. A transmissão da luz pela fibra segue um mesmo princípio, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz em uma extremidade da fibra, e pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra através de consecutivas reflexões. A fibra possui no mínimo duas camadas: O núcleo e o revestimento. No núcleo ocorre a transmissão da luz propriamente dita, embora o revestimento não seja menos importante. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total. Figura 14 - Fibra ótica 02 http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 31 A fibra óptica foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kanpany. Há vários métodos de fabricação de fibra óptica, sendo os métodos MCVD, VAD e OVD os mais conhecidos. As fibras ópticas são utilizadas como meio de transmissão de ondas eletromagnéticas (como a luz) uma vez que são transparentes e podem ser agrupadas em cabos. Estas fibras são feitas de plástico ou de vidro. O vidro é mais utilizado porque absorve menos as ondas eletromagnéticas. As ondas eletromagnéticas mais utilizadas são as correspondentes à gama da luz infravermelha. Figura 15 - Formação da fibra O meio de transmissão por fibra óptica se enquadra nessa categoria de transmissão guiada, porque as ondas eletromagnéticas são "guiadas" na fibra, embora o meio transmita ondas unidirecionais, contrariamente à transmissão "sem-fio", cujo meio é chamado de "não-guiado". Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas, da ordem de dez elevado à nona potência a dez elevado à décima potência, de bits por segundo, com baixa taxa de atenuação por quilômetro. Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente (Na realidade a luz não abranda, mas percorre uma distancia maior visto que não vai a linha reta, mas sim aos zig-zags). Cabos fibra óptica atravessam oceanos. Usar cabos para conectar dois continentes separados pelo oceano é um projecto monumental. É preciso instalar um cabo com milhares de quilômetros de extensão sob o mar, atravessando fossas e montanhas submarinas. Nos anos 80, tornou-se disponível, o primeiro cabo fibra óptica intercontinental desse tipo, instalado em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas usando tecnologia digital. Desde então, a capacidade dos cabos aumentou. Alguns cabos que atravessam o oceano Atlântico têm capacidade para 200 milhões de circuitos telefônicos! Para transmitir dados pela fibra óptica, é necessário um equipamento especial chamado "infoduto", que contém um componente fotoemissor, que pode ser um diodo emissor de luz (LED) ou um diodo laser. O fotoemissor converte sinais elétricos em pulsos de luz que http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 32 representam os valores digitais binários (0 e 1). Uma característica importante que torna a fibra óptica indispensável em muitas aplicações é o fato de não ser suscetível à interferência eletromagnética, pela razão de que não transmite pulsos elétricos, como ocorre com outros tipos de meio de transmissão que empregam o fios metálicos, como o cobre. Tipos de fibras As fibras ópticas podem ser de basicamente de dois modos: * Monomodo (apenas núcleo e casca, a casca pode ser simples ou dupla). * Multimodo (apresentando diversas camadas de substâncias e índices de refração diferentes que ajudam na propagação da luz e combatem a perda de sinal (atenuação)). Monomodo x Multimodo O "modo" em cabos de Fibra Ótica refere-se ao caminho no qual a luz trafega. Cabos multimodos possuem o diâmetro do núcleo maior do que cabos Monomodo. Este diâmetro de núcleo maior permite múltiplos caminhos e vários comprimentos de onda da luz a serem transmitidos. Cabos Monomodo possuem um diâmetro de núcleo menor e permite apenas um único comprimento de onda e caminho no qual a luz passa. Fibras Multimodo possuem de dois tamanhos, 50 microns e 62.5 microns. Fibras Monomodo geralmente são utilizadas em conexões de rede distâncias grandes e possuem núcleo de 9 microns de diâmetro (na verdade com exatidão, 8.3 microns). Figura 16 - Modos da fibra ótica Fibras de 50 microns x 62.5 microns Ambos cabos de fibra de 50 e 62.5 microns, utilizam o chamado LED ou fonte de luz laser. Estes são usados nas mesmas aplicações de redes mas as maiores diferenças entre eles são que o de 50 microns suporta 3 vezes mais largura de banda do que fibras de 62.5 microns e também fibras de 50 microns suportam distâncias maiores do que de 62.5 microns. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 33 Cabos Simplex x Duplex. Cabos Simplex consistem de um único cabo de fibra ótica. Os dados são transmitidos em apenas uma direção por vez, ou transmite ou recebe. Cabos Duplex consistem em duas fibras óticas lado a lado sendo que uma delas é utilizada para transmissão e a outra para recepção. Isto permite uma comunicação bidirecional de modo simultâneo, entre os dispositivos. Julgue: Nos tipos de cabo de par trançado, há a desvantagem de que se houver um mau contato ou qualquer problema com as conexões em algum ponto da rede o problema se refletirá em todas as máquinas da rede. Equipamentos para Redes Montando uma Rede Simples Cabeamento Basicamente você pode montar os cabos quase como quiser, mas existem padrões que ajudam principalmente se você não for o único que irá dar manutenção nessa rede, pois a padronização organiza melhor tudo. Para montagem dos cabos você vai precisar: de cabos, o mais comum é ocabo par trançado; conectores, a maioria das placas de rede utiliza os conectores RJ-45; placas de rede, uma para cada computador e compatíveis com os conectores; um hub (switch burro) ou switch, no caso de redes com mais de 2 commputadores; um alicate crimpador, ou alicate de crimpagem. Veja a estrutura de um conector: Pronto, agora que já está com todo o equipamento podemos iniciar a montagem da nossa rede. Os padrões de montagem para os cabos determinam a ordem das cores para o posicionamento dos cabos, essa ordem depende também do tipo de rede. Para uma rede direta entre dois computadores usa-se a mesma configuração nas duas pontas do cabo, em uma rede maior utiliza-se a configuração chada crossover que altera a ordem dos cabos em uma das pontas, sendo os padrões chamados de T568A e T568B, e no caso da utilização de ambos (para uma rede maior, com switch) a mesma ponta deve estar conectada ao switch (sempre a T568A ou sempre a T568B), se for uma ligação direta não faz diferença quanto ao padrão seguir: http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 34 Para montar os cabos, retire a capinha azul do cabo alguns centímetros, organize os fios de acordo como esquema que melhor de aplica ao tipo de rede que pretende montar, após organizados os fios, corte-os aproximadamente do mesmo tamanho que o conector – um pouco menor -, e conecte – observe as figurar em caso de dúvidas -, depois de conectados use o alicate crimpador para apertar os fios no conector. A figura acima mostra a parte utilizável de um alicate crimpador (clique para apliar), observe os números em vermelho: 1 é a lâmina a ser usada para cortar o cabo azul, observe que ela não fecha totalmente para não cortar os cabos internos; 2 é a parte usada para apertar os fios no conector, encaixa-se firmemente a ponta do conector já com os fios no alicate e aperte-se então; 3 é apenas uma lâmina de corte simples, você pode usá-la para cortas as sobras de fio. Configuração Agora que os computadores estão todos conectados entra si através do cabeamento, podemos configurar os computadores para usar esta estrutura (na verdade isso poderia ter sido feito antes da montagem dos cabos). Vamos começar facilitando a vida do usuário: imagina se você tem uma rede com 60 computadores e quer buscar um arquivo em um deles, como acha que seria se tivesse que lembrar qual é a máquina com o ip 192.168.10.14, seria algo bem chato. Então o que temos http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://www.mxstudio.com.br/wp-content/uploads/2008/05/alicate.jpg Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 35 que fazer é dar um nome aos computadores membros da nossa rede, para isso clique com o botão direito do mouse em “Meu computador” e vá em “Propriedades”, então vá na aba “Nome do computador” e lá procure o botão “Alterar” e clique nele, na janela que aparecer coloque em “Nome do computador” um nome para identificar o computador na rede, em “Grupo de trabalho” coloque o nome da sua rede. Pronto a vida do seu usuário já foi facilitada. Veja um exemplo na figura abaixo (clique para ver no tamanho real): Agora precisamos fazer com que o computador possa ser localizado em rede, para isso ele deve ter um ip, o mais comum em redes de pequeno porte é usar ips do tipo 192.168.x.x, pra quem não sabe o ip é composto de quatro bytes, separados por vírgula, um byte pode ter valores numéricos entre 0 e 255, então os “x” nesse ip de exemplo pode ser qualquer número entre 0 e 255, vou colocar por exemplo 192.168.1.1 para um computador e 192.168.1.2 para o outro computador. Para configuar o ip vá ao Painel de controle e procure por “Conexões de rede e de Internet” e em seguida “Conexões de rede” (isso no modo de exibição por categoria) ou simplesmente “Conexões de rede” (no modo de exibição clássico), localize o ícone “Conexão local” e clique com o botão direito e clique em “Propriedades”. http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://www.mxstudio.com.br/wp-content/uploads/2008/05/nome-do-computador.jpg Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 36 Se quiser compartilhar arquivos e impressoras bata marcar o item “Compartilhamento de arquivos e impressoras…” e se perguntar alguma coisa confirme. Veja como fica o ip para o primeiro computador (clique pra ver no tamanho original): Se você for acessar a internet através de um único computador ponha em “Gateway padrão” o ip dele, e nele tembém coloque o próprio ip, se não for compartilhar internet (cada um se conectar por conta própria ou não haverá conexão) deixe esse campo em branco. Veja como ficaria um segundo computador que usa a mesma conexão que o primeiro (clique para ver em tamanho real): http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://www.mxstudio.com.br/wp-content/uploads/2008/05/conexao-local.jpg http://www.mxstudio.com.br/wp-content/uploads/2008/05/tcp-ip.jpg Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 37 Depois disso tudo, Tá pronto! Se for preciso reinicie os computadores. Se quiser fazer um teste na rede vá ao menu “Iniciar” e clique em “Executar”, digite “cmd” (sem aspas) e na janela que aparecer digite “ipconfig” para ver o ip do computador, ou “ping x.x.x.x” onde x.x.x.x é o ip do computador que quer testar a conexão. Transmissão de Sinal Duas técnicas podem ser usadas para transmitir sinais codificados sobre um cabo: transmissão banda base e transmissão banda larga. Transmissão Banda Base Usa sinalização digital sobre um simples canal. Sinais digitais fluem na forma discreta de pulsos de eletricidade ou luz. Neste método de transmissão todo a capacidade de comunicação do canal é usada para transmitir um único sinal de dados. A largura de banda de banda do canal refere-se a capacidade de transmissão de dados ou velocidade de transmissão de um sistema de comunicação digital e é expressa em bps (bits por segundo). A medida que o sinal viaja ao longo do meio ele sofre redução na sua amplitude e pode se tornar distorcido. Se o comprimento do cabo é muito longo, o sinal recebido pode estar até mesmo irreconhecível. Transmissão Banda Larga Usa sinalização analógica e uma faixa de freqüências. Os sinais não são discretos e são contínuos. Sinais fluem na forma de ondas eletromagnéticas ou óticas. Seu fluxo é unidirecional. http://www.professorinfoevaldo.tk/ http://www.mxstudio.com.br/wp-content/uploads/2008/05/tcp-ip-2.jpg Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 38 Se toda a largura de banda está disponível, vários sistemas de transmissão podem ser suportados simultaneamente no mesmo cabo, por exemplo, tv a cabo e transmissões de rede. A cada sistema de transmissão é alocada uma fatia da largura de banda total. Enquanto que sistemas banda base usam repetidores para fortalecer o sinal, sistemas banda larga usam amplificadores para a mesma finalidade. Como o fluxo do sinal é unidirecional, deve haver dois caminhos para o fluxo de dados, de modo que todos os dispositivos sejam alcançados. Há duas formas de fazer isso: » A largura de banda é dividida em dois canais,cada uma usando freqüência ou faixa de freqüências diferentes. Um canal é usado para transmissão e outro para recepção. » Cada dispositivo é ligado a dois cabos. Um é usado para transmissão e outro para recepção. Formas de transmitir informação Aumentar a velocidade da transmissão de dados é uma necessidade a medida que uma rede cresce em seu tamanho e na quantidade de tráfego. Maximizando o uso do canal, podemos trocar mais dados em menos tempo. Existem três formas de transmitir informação : simplex, half-duplex e full-duplex Simplex – Forma mais básica de transmissão. Nela a transmissão pode ocorrer apenas em uma direção. O transmissor envia ao dados, mas não tem certeza se o receptor os recebeu. Não há meios de verificar a recepção dos dados. Problemas encontrados durante a transmissão não são detectados e corrigidos. Um bom exemplo de transmissão simplex é a transmissão de TV aberta. Half-Duplex – A transmissão pode ocorrer em ambos as direções mas não ao mesmo tempo. Detecção de erro é possível. Um bom exemplo é a comunicação com walk-talkies. Modems usam half-duplex. Full-Duplex – A melhor forma de transmissão. Os dados podem transmitidos e recebidos simultaneamente. Um bom exemplo é uma conexão de TV a cabo, em que você pode ver TV e navegar na internet ao mesmo tempo. Conceitos básicos de Transmissão e Comutação • Transmissão: Informação + Sinais + Meios Físicos http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 39 Tipos de Informação Voz-telefonia Figura ou texto impresso - Fax Imagens – vídeo, TV Texto-mensagem Arquivos ou programas – computação Música Sinais Ondas que se propagam através de algum meio físico. Variam em amplitude com o tempo conforme codificação da informação transmitida. Analógico • Variação contínua Exemplo: Fontes sonoras Digital • Variação discreta Exemplo: Computadores Informação digital ou analógica Sinal digital ou analógico Sinais • Sinal de rádio é uma onda de energia • No vácuo, velocidade de 297000 Km/s • Tipos de ondas: – Terrestres ou de superfície – Ondas espaciais trafegam em linha reta – Ondas celestiais usam ionosfera – Ondas de satélite – Sistemas de micro-ondas Segundo o Meio de Transmissão: Ondas Algumas bandas são nocivas Ouvido humano - banda de 40 a 18000 Hz Voz humana - banda 200 a 5000 Hz Sinal de voz - banda de 300 a 3400 Hz http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 40 Ouvido e cérebro - reconstruir e inferir Transmissões rádio: 30 KHz a 300 GHz • Largura de banda na faixa de audição é da ordem de 3000Hz • Transmissões via rádio largura de banda pode chegar a 300 MHz. • Ondas de superfície exploram as baixas frequências, longos comprimentos de onda (10000 metros) e sujeitas a variações topográficas. • Ondas espaciais: transmissões de TV, faixa de VHF a SHF • Ondas celestiais: faixa HF, e usadas para transmissões de rádio e telefonia de longa distância. • Microondas exploram o espectro de UHF e SHF provendo uma ampla banda, pequenos comprimentos de onda e menores antenas. Sinal Digital • Bit - Unidade de informação • Bit - Variação da amplitude do sinal digital • Codificação de sinais - Níveis de amplitude • 4 níveis - dibit - dois bits/nível • 8 níveis - tribit - três bits/nível • 2 n níveis - nbit - n bits/nível • N níveis - log 2 N bit - log 2 N bits/nível Banda • Banda - intervalo entre duas frequências • Largura de Banda – Diferença entre a maior e a menor frequência – Qualidade de voz - 300 Hz a 3400 Hz » Banda = 3400 - 300 = 3100 Hz Banda Passante • Banda Passante do Meio (BPM): faixa de frequências praticamente preservada pelo meio • Banda Passante Necessária de um Sinal: – Largura mínima necessária na BPM para garantir uma qualidade mínima no recebimento do sinal (analógico ou digital) – Qualidade de voz - 3100 Hz » Maior Banda - Melhor recepção do sinal Taxa de Transmissão • Qual a banda passante B para um sinal digital 1/T bps? • Quantos bps podem ser transmitidos com a banda B Hz? ⇓ – Taxa de transmissão Máxima de um Canal – Teorema de Nyquist Teorema de Nyquist Se um sinal é transmitido através de um canal de largura de banda B Hz, o sinal resultante da http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 41 filtragem pode ser completamente reconstruído pelo receptor através da amostragem do sinal transmitido, a uma frequência igual a no mínimo 2B vezes por segundo. Taxa de Transmissão Máxima • No. intervalos de sinalização/s de um s. digital = nº bauds • Cada intervalo codifica log2N bits ⇒ 1 baud = log2N bps • Largura B Hz ⇒ transmite um sinal digital de no máximo 2B bauds. ⇓ – Capacidade do canal = 2B log Distorção de Sinais em Transmissão • Banda Passante Limitada • Ruídos • Atenuação • Ecos Multiplexação A multiplexação consiste na operação de transmitir várias comunicações diferentes ao mesmo tempo através de um único canal físico. O dispositivo que afeta este tipo de operação chama-se multiplexador. Existem diferentes modos de efetuar a multiplexação: Multiplexação por Divisão de Frequência (FDM - Frequency Division Multiplexing); o espectro de frequências é dividido em diversas faixas, uma para cada transmissão ou comunicação distinta. Multiplexação por divisão de Frequencia (FDM) Multiplexação por Divisão de Tempo (TDM - Time Division Multiplexing); o tempo de transmissão de um canal é dividido em pequenas fracções de tempo (iguais ou de acordo com uma proporção estatística), atribuindo-se uma fracção a cada uma das várias transmissões que estão a decorrer ao mesmo tempo. http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 42 Multiplexação por divisão de tempo (TDM) • STDM - Statistical Time Division Multiplexing • WDM - Wavelength Division Multiplexing • CDMA - Code Division Multiplexing Access Sistemas Celulares • Técnicas para arquiteturas de acesso de usuários FDMA (Frequency Division Multiplexing Access TDMA (Time Division Multiplexing Access ) CDMA (Code Division Multiplexing Access ) CDMA disponibiliza toda a banda para os usuários FDMA uma arquitetura de faixa estreita TDMA poder ser de faixa estreita ou larga CDMA de faixa larga Padrões Mundiais Sem Fio • Integração de voz, dados e serviços multimídia • Redução de custos • Competição mais visível para o usuário • Sistemas 2.5G, 3G e 4G • FPLMTS ( Future Public Land Mobile Telecommunications) ou IMT-2000 ( International Mobile Telecommunications 2000 ) • UMTS (Universal Mobile Telecommunications System ) http://www.professorinfoevaldo.tk/ Apostila de Redes de Computadores Professor Evaldo Sousa Site : www.professorinfoevaldo.tk Email : professorinfoevaldo@gmail.com 43 Comutação A comutação é o processo de interligar dois ou mais pontos entre si. No caso de telefones, as centrais telefônicas comutam (interligam) dois terminais por meio de um sistema automático,