Aula20-InfI

Prévia do material em texto

Aula 20 - 27/11/06 1
Informática I
Aula 20
http://www.ic.uff.br/~bianca/informatica1/
Aula 20 - 27/11/06 2
Ementa
• Histórico dos Computadores
• Noções de Hardware e Software
• Microprocessadores
• Sistemas Numéricos e Representação de Dados
• Estrutura e Organização da Informação
• Linguagens de Programação
• Sistemas Operacionais
• Redes de Computadores e Internet
• Engenharia de Software
• Softwares Aplicativos
• Aspectos Legais do Software
Aula 20 - 27/11/06 3
Histórico 
• Inicialmente a computação era baseada no 
processamento centralizado de dados.
– Os dados de entrada tinham que ser 
fisicamente transportados para o 
computador.
– Os dados de saída tinham que ser 
fisicamente distribuídos aos usuários.
• A partir do fim da década de 1960, iniciou-
se o processamento distribuído de dados.
– Os computadores de menor porte tinham 
acesso aos dados de um computador 
central.
• A partir da década de 1980, os 
computadores pessoais que eram 
utilizados apenas de forma isolada, 
começaram a ser interligados em redes de 
computadores.
Uma rede de 
computadores é uma infra-
estrutura de troca de 
mensagens entre os 
módulos ligados na rede, 
permitindo o acesso a 
recursos remotos e a 
aplicações distribuídas.
Aula 20 - 27/11/06 4
Sistema de comunicação
• O sistema de comunicação usado em uma 
rede é composto por:
– Meios físicos de conexão (enlaces físicos)
• Ex: cabo ethernet, conexão sem fio wi-fi, conexão 
Bluetooth
– Regras de comunicação entre os módulos 
processadores (protocolos)
• Ex: TCP/IP
– Topologia (maneira como os computadores 
são conectados)
Aula 20 - 27/11/06 5
Meios físicos de conexão
• Exemplos de meios físicos:
– Pares de fios
– Cabos coaxiais
– Fibra ótica
– Transmissão por microondas 
– Transmissão por satélite
– Transmissão sem fio
• A sua capacidade de 
transmissão é medida 
através da largura de 
banda.
Aula 20 - 27/11/06 6
Pares de Fios
• Também conhecidos como pares trançados:
– Dois fios trançados um ao redor do outro para reduzir 
a interferência elétrica.
• Baratos.
• Já instalados (para sistemas telefônicos).
• Suscetíveis a interferências elétricas e ruídos.
– Ruído – qualquer coisa que provoque distorção 
do sinal.
Aula 20 - 27/11/06 7
Cabo Coaxial
• Um fio condutor central envolto por uma 
camada isolante e blindagem metálica.
• Comumente usado para conectar a TV a 
cabo.
• Maior largura de banda e menos 
suscetibilidade a ruído do que os pares 
trançados.
Aula 20 - 27/11/06 8
Fibra Ótica
• Usa a luz em vez de eletricidade 
para enviar dados.
• Largura de banda muito maior 
do que a dos cabos coaxiais.
• Imune a interferências elétricas.
• Materiais mais baratos do que os 
cabos coaxiais, porém, sua 
instalação tem um custo 
mais elevado.
Aula 20 - 27/11/06 9
Transmissão por Microondas
• Usa transmissão de sinais de dados em linha 
de visão através da atmosfera:
– As microondas do emissor precisam “ver” o receptor.
• Requer estações repetidoras aproximadamente a 
cada 48 quilômetros.
– As ondas seguem uma linha reta; a Terra é curva.
• Oferece alta velocidade e eficiência quanto ao custo.
• Suscetível às condições climáticas.
Aula 20 - 27/11/06 10
Transmissão por Satélite
• Uma forma de transmissão por 
microondas:
– O satélite age como uma estação 
de retransmissão.
• Componentes:
– A estação terrestre envia e recebe 
sinais do satélite.
– Um transponder recebe e amplifica o 
sinal, modifica a freqüência e 
retransmite os dados.
• Útil quando os sinais devem 
percorrer milhares de 
quilômetros.
Aula 20 - 27/11/06 11
Transmissão Sem Fio
• Transmite dados em distâncias relativamente 
curtas usando técnicas de transmissão sem fio.
• Exemplos:
– IrDA – usa infravermelho em linha de visão direta.
– Bluetooth – usa ondas de rádio para conectar 
dispositivos móveis.
– Padrões 802.11 – regem a transmissão sem fio.
Aula 20 - 27/11/06 12
Regras de comunicação
• Protocolo – um conjunto de normas para 
intercâmbio de dados entre dois 
computadores.
– Acordo sobre como se devem enviar dados e 
como o recebimento deve ser confirmado.
– Necesário para possibilitar que computadores 
de diferentes fornecedores se comuniquem.
– O Transmission Control Protocol/Internet 
Protocol (TCP/IP) permite a qualquer 
computador comunicar-se com a Internet.
Aula 20 - 27/11/06 13
Topologia de Redes
• Topologia é o arranjo 
físico (layout) de uma 
rede.
• Nó – cada computador, 
impressora ou servidor 
na rede.
Aula 20 - 27/11/06 14
Topologia de Redes 
• Os enlaces físicos 
podem ser de dois tipos:
– Ligação ponto-a-ponto
• Cada enlace possui 
somente dois pontos de 
comunicação 
– Ligação multiponto
• Cada enlace permite a 
presença de vários pontos 
de comunicação
Aula 20 - 27/11/06 15
Topologia de Redes (cont.)
• A direção de transmissão do 
enlace pode ser de vários 
tipos:
– Simplex
• Utilizado em apenas um dos dois 
possíveis sentidos de transmissão.
– Half-Duplex
• Utilizado nos dois possíveis 
sentidos de transmissão, porém 
apenas um por vez.
– Full-Duplex
• Utilizado nos dois possíveis 
sentidos de transmissão, 
simultaneamente.
ou
Aula 20 - 27/11/06 16
Exercício
• Classifique as linhas de conexão abaixo 
quanto ao tipo de conexão:
– Rádio walk-talk
– Canal de rádio FM
– Aparelho telefônico
– Canal de televisão
– Vídeo conferência
Aula 20 - 27/11/06 17
Topologia de Redes (cont.)
• A topologia física determina como os 
enlaces estão dispostos em uma rede.
• Topologias comuns em LANs e WANs:
– Multiponto
• Barramento
– Ponto-a-ponto
• Estrela
• Anel
Aula 20 - 27/11/06 18
Topologia em barramento
• Todos os dispositivos se ligam 
ao mesmo meio de transmissão.
• O meio tem início e fim físicos.
• Se o nó A enviar um sinal para 
o nó B, o sinal se propagará por 
todo o comprimento do cabo.
– Existe um mecanismo de 
endereçamento para que cada nó 
compreenda quais mensagem 
deve receber.
• Exemplo: Rede Ethernet com 
cabo coaxial.
Vantagem:
• custos de cabeamento 
minimizados
Desvantagens:
• dificuldade de corrigir 
problemas pois não há 
ponto central
• quebra dos cabos pode 
desativar todo o segmento
Aula 20 - 27/11/06 19
Topologia em estrela
• Cada dispositivo é conectado 
a um ponto central por meio 
de um link ponto-a-ponto.
• Dependendo da arquitetura 
lógica utilizada, diversos 
nomes são usados para o 
ponto central:
– Hub
– Repetidores multiponto
– Concentrador
• Exemplo: rede Ethernet com 
Hub
Vantagens:
• cada dispositivo é isolado 
no seu próprio cabo.
• a maioria dos sistemas de 
cabeamento é projetada em 
estrela.
Desvantagens:
• mais cabos são necessários.
• falhas de hub desativam a 
rede.
Aula 20 - 27/11/06 20
Topologia em Anel
• É um loop físico e 
fechado, consistindo em 
links ponto-a-ponto.
• Cada nó age como um 
repetidor.
– Recebe uma transmissão 
oriunda do nó anterior e a 
amplifica antes de passá-
la adiante.
• Exemplos: Token Ring, 
FDDI.
Vantagens:
• cada repetidor duplica os 
sinais, ocorrendo pouca 
degradação 
Desvantagens:
• uma quebra no anel 
desativa toda a rede
• dispositivos da rede 
tendem a ser mais caros.
Aula 20 - 27/11/06 21
Classificação de redes 
quanto a área geográfica coberta
• LANs = Local Area Networks
– Redes locais
– Interligam computadores e periféricos em um espaço restrito 
(casa, escritório, escola e edifícios próximos).
• MANs = Metropolitan Area Networks
– Redes metropolitanas
– Abrangem uma cidade.
• WANs = Wide Area Networks
– Redes de longa distância
– Abrangem uma grande área geográfica como um país ou 
continente
• PANs = Personal Area Networks
– Redes de computadores pessoais
– Menor do que a LAN, abrange alguns dispositivos pessoais
Aula 20 - 27/11/06 22
Redes Locais (LAN)
• Interligam computadores 
e periféricos em um 
espaço restrito (até 
10km).
• Atualmente são 
baseadas em conexões 
físicas Ethernet ou Wi-fi.
– 10, 100 ou até 1000 
Mbits/s.
• Em geral de propriedade 
privada e usadas por 
uma única organização.
• Atualmenteutilizam o 
protocolo TCP/IP.
Aula 20 - 27/11/06 23
Redes Metropolitanas (MAN)
• Abrangem uma cidade ou 
região metropolitana.
• O exemplo mais 
conhecido é a rede de TV 
a cabo. 
• Utiliza principalmente 
fibra ótica como conexão 
física.
• Pode ser proprietária e 
usada por uma única 
organização, mas 
normalmente é utilizada 
por várias organizações.
Aula 20 - 27/11/06 24
Redes de Longa Distância (WAN)
• WANs são usadas para a 
interconexão de redes 
menores.
• Possuem um custo de 
conexão bastante elevado 
devido aos circuitos para 
satélites e enlaces de 
microondas.
• São, em geral, mantidas, 
gerenciadas e de propriedade 
privada de grandes 
operadoras e seu acesso é 
público.
Aula 20 - 27/11/06 25
Redes Pessoais (PAN)
• São de menor alcance do 
que as LANs (alguns 
metros).
• Podem ser usadas para 
comunicação dos 
dispositivos entre si e 
deles para a Internet.
• Utilizam para a conexão 
cabos USB ou FireWire, 
ou conexão sem fio 
Bluetooth. 
Aula 20 - 27/11/06 26
A Internet
• A Internet é um 
sistema mundial e 
publicamente 
acessível de redes 
interconectadas 
que transmitem 
dados usando o 
protocolo IP.
• A Internet é uma 
rede de redes.
Internet, colorida por endereço IP
Aula 20 - 27/11/06 27
Diferença entre WWW e Internet
• Ao contrário do que se pensa, Internet não é sinônimo 
de WWW (world wide web).
• A Internet é uma coleção de redes de computadores 
interconectadas, ligadas por fibra ótica, conexões sem 
fio, fios de cobre, etc.
• A WWW é uma coleção de documentos 
interconectados, acessados através de links e URLs e 
usando a Internet para a transmissão dos documentos.
• Outros serviços também estão disponíveis na Internet, 
além da Web.
– Acesso remoto a outras máquinas (Telnet e SSH)
– Transferência de arquivos (FTP)
– Correio eletrônico (POP e SMTP)
– Mensagens instantâneas
Aula 20 - 27/11/06 28
Histórico da Internet
• Antes da internet
– As redes não eram interconectadas entre si.
• Algumas redes eram interligadas, mas só para usos bem 
específicos.
– O problema principal era conectar redes físicas separadas a fim 
de formar uma só rede.
• Com o surgimento da idéia da transmissão de dados em pacotes, 
esse problema foi amenizado.
• A rede ARPANET
– ARPA = Advanced Research Projects Agency
– Considerada precursora da Internet, foi a primeira infra-estrutura 
global para a comunicação entre computadores.
– Em 1969, foram criados links entre algumas universidades 
americanas.
Aula 20 - 27/11/06 29
Histórico da Internet (cont.)
• A ARPANET cresceu rápido e nos anos 80 já 
interconectava redes de muitas universidades e grandes 
empresas, como a HP.
• No final da década de 1980, a ARPANET é entregue 
aos cuidados da NSF (National Science Foundation).
– A NSF desenvolve o protocolo TCP/IP.
– O termo Internet surge.
– Redes de outros países passaram a se conectar.
– Surgem os primeiros ISPs (Internet Service Providers) que dão 
acesso a empresas e particulares, sobretudo através de 
conexões dial-up.
• Na década de 1990, o aparecimento da WWW e dos 
browsers, e a diminuição dos custos de acesso 
contribuiram para o enorme crescimento da internet.
Aula 20 - 27/11/06 30
Protocolo IP
• IP = Internet Protocol
• O protocolo IP define mecanismos de transmissão de 
pacotes sem conexão.
• O protocolo IP define três pontos importantes:
– A unidade básica de dados a ser transferida na Internet (o 
pacote).
– O software que executa a função de roteamento, escolhendo o 
caminho no qual os dados serão enviados.
– Um conjunto de regras que envolvem a transmissão de pacotes 
não confiáveis. 
• Como os hosts ou gateways podem processar os pacotes.
• Como e quando as mensagens de erros podem ser geradas.
• As condições em que os pacotes podem ser descartados.
Aula 20 - 27/11/06 31
Endereço IP
• O endereço IP é um 
número de 32 bits em 
IPv4 (versão 4 do IP) e 
está associado a um 
único sistema ligado na 
rede.
• Normalmente escritos 
como quatro octetos (em 
decimal), por exemplo 
128.6.4.7.
• O serviço DNS (domain 
name service) é usado 
para traduzir nomes de 
domínio em endereços IP.
Aula 20 - 27/11/06 32
Formato do Datagrama IP
• O datagrama (ou pacote) 
IP é a unidade básica de 
dados no nível IP. 
• Um datagrama está 
dividido em duas áreas, 
uma área de cabeçalho e 
outra de dados. 
– O cabeçalho contém toda a 
informação necessária que 
identificam o conteúdo do 
datagrama. 
– Na área de dados está 
encapsulado o pacote do 
nível superior, ou seja um 
pacote TCP ou UDP. 
Aula 20 - 27/11/06 33
Roteamento IP
• O roteamento IP consiste em decidir para onde enviar 
um datagrama baseando-se no endereço IP destino 
contido no datagrama. 
• Roteamento direto.
– Só acontece quando duas máquinas estão na mesma rede.
– O transmissor encapsula o datagrama num quadro físico, traduz
o endereço IP destino ao endereço físico (de hardware) 
correspondente, e envia o quadro resultante diretamente ao
destino. 
• Roteamento indireto.
– Os dados são transmitidos a outra rede através de “gateways”.
– Os “gateways” têm tabelas de roteamento para determinar qual 
o próximo “gateway” ou máquina que deve ser enviado um 
pacote com um certo endereço IP.
Aula 20 - 27/11/06 34
Protocolo TCP
• TCP = Transmission Control Protocol
• Orientado à conexão - a aplicação envia um pedido de conexão 
para o destino e usa a "conexão" para transferir dados. 
• Ponto a ponto - uma conexão TCP é estabelecida entre dois pontos. 
• Confiabilidade - O TCP usa várias técnicas para proporcionar uma 
entrega confiável dos pacotes de dados.
• Full duplex - É possível a transferência simultânea em ambas 
direcções (cliente-servidor) durante toda a sessão. 
• Handshake - Mecanismo de estabelecimento e finalização de 
conexão a três e quatro tempos, respectivamente, o que permite a
autenticação e encerramento de uma sessão completa. 
– O TCP garante que, no final da conexão, todos os pacotes foram bem 
recebidos.
Aula 20 - 27/11/06 35
Protocolo TCP (cont.)
• Entrega ordenada - A aplicação faz a entrega ao 
TCP de blocos de dados com um tamanho 
arbitrário num fluxo (ou stream) de dados.
– O TCP parte estes dados em segmentos.
– A circulação dos pacotes ao longo da rede pode fazer 
com que os pacotes não cheguem ordenados. 
– O TCP garante a reconstrução do stream no 
destinatário mediante os números de sequência. 
• Controle de fluxo - O TCP usa o campo janela 
ou window para controlar o fluxo. 
– O receptor, à medida que recebe os dados, envia 
ACK, que pode especificar o tamanho do buffer no 
campo (janela) do segmento TCP.
Aula 20 - 27/11/06 36
Estabelecimento de 
conexão TCP
Aula 20 - 27/11/06 37
Adequação de Parâmetros
Aula 20 - 27/11/06 38
Término de Conexão TCP