Apostila - Redes de Computadores I - Aula I

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Apresentação da Disciplina 
 
MÓDULO X – Redes de Computadores I 
 
Carga Horária: 15 horas 
 
 
Espera-se que, ao final do curso, o(a) aluno(a) seja capaz de 
compreender mais profundamente as Fundamentos de LAN, MAN e 
WAN. 
• Histórico 
• Fundamentos 
• Estruturas 
• Equipamentos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Projeto instrucional 
 
 
 
 
2 
AULA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM MATERIAIS 
CARGA 
HORÁRIA 
(horas) 
1 Aula 1 Caderno impresso 5 
2 Aula 2 Caderno impresso 5 
3 Aula 3 Caderno impresso 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Redes de Computadores I 
"Quatro ou cinco computadores devem ser 
suficientes para o mundo inteiro até o ano 2000" 
T. J. Watson, presidente da IBM, 1945 
Introdução 
 
Atualmente, temos computadores de diversos fornecedores, tamanhos e custos 
disponíveis globalmente, sendo a maioria deles interligados pela grande rede, 
conhecida como Internet. Mas nem sempre foi assim. 
A era dos computadores surgiu na década de 50 utilizando inicialmente válvulas e, logo 
depois, transístores. Os computadores eram muito grandes, consumiam muita energia, 
sua programação era realizado apenas por especialistas. Poucas empresas no mundo 
tinham o know-how para desenvolvê-los, logo eram poucos e muito caros. Apenas os 
governos, grandes empresas e universidades tinham condição de possuir um. A Figura 
1 exibe o computador ENIAC. 
 
Figura 1: Computador ENIAC. 
Durante as duas primeiras décadas de sua existência, os sistemas computacionais 
eram altamente centralizados, em geral instalados em uma grande sala com paredes 
de vidro, através das quais os visitantes podiam contemplar aquela maravilha 
eletrônica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Existia o conceito de “Centro de Computação” ou “CPD – Centro de Processamento de 
Dados” onde, em uma grande sala era instalado o computador, normalmente 
chamados de mainframe, e seus periféricos – leitora de cartões, impressoras, unidades 
de fita, unidades de disco e terminais. Os usuários iam ao CPD para levar o seu 
trabalho e depois, talvez apenas no dia seguinte, buscar o resultado. Esse conceito está 
completamente obsoleto. 
Os computadores funcionavam de forma isolada, cada um com seus dados, usuários e 
respectivos resultados. Com o passar do tempo, surgiram algumas necessidades que 
incentivaram a interligação dos computadores: 
• usuários de um computador acessar um segundo computador em outro local; 
• usuário em viagem, precisar acessar o seu computador de outra cidade ou 
estado; 
• a mesma informação ou arquivo deveriam ser compartilhados, pois eram 
necessários em mais de um sistema dos computadores. A troca de fitas com 
dados gravados já não era adequada a muitas aplicações. 
Os computadores começaram a ser interligados e rapidamente outras aplicações 
começaram a utilizar essa facilidade, como por exemplo, o envio de mensagens 
através de linha de comando de terminais e o correio eletrônico ainda só com 
mensagens de texto. 
As primeiras ligações de computadores eram realizadas através de circuitos dedicados, 
isso é, permitiam apenas a comunicação entre esses dois computadores e não com 
qualquer outro computador, da mesma forma que na Internet. A estrutura física dos 
circuitos era aproveitada das linhas utilizadas em comunicação telefônica, fazendo que 
a quantidade de informações transmitidas em um intervalo de tempo fosse bem baixa, 
algo como 1.200 bits por segundo ou menos. Muito inferior a um acesso à Internet 
residencial atual com 10 Mbits ou mais. 
Atualmente o conceito de computador mudou bastante com a diminuição do custo e 
do tamanho dos computadores. Os computadores que eram apenas de grandes 
empresas e órgãos do governo passaram a ser pessoais, móveis e, muitas vezes, 
embarcado em um sistema maior como um carro, avião, trem ou, mais recentemente 
em um eletrodoméstico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Redes de Computadores 
Os equipamentos que estão interligados através de redes de computadores são 
chamados de hospedeiros ou de sistemas finais. Facilmente conceituados no início da 
era dos computadores, atualmente podem apresentar-se na forma de um notebook, 
smart phone, servidor de Web na Internet, etc. 
Os equipamentos voltados para o funcionamento das redes de computadores são 
conhecidos como equipamentos intermediários. 
A ligação entre os sistemas finais e equipamentos intermediários é chamada de enlace 
(link) de comunicação. A sequência de vários enlaces entre dois sistemas finais é 
chamada de rota ou caminho através da rede. A Figura 2 apresenta um exemplo de 
rede de computadores e seus respectivos componentes. 
 
Figura 2: Rede de computadores. 
 
 
Topologia da rede 
Os enlaces de comunicação podem ser físicos – pares de fios metálicos, cabos coaxiais, 
fibras ópticas – ou através de ondas de rádio. 
Quanto a forma de interligação dos equipamentos, o enlace pode ser classificado 
como ponto-a-ponto ou ponto-multiponto. 
O enlace ponto-a-ponto interliga diretamente apenas dois equipamentos, sendo a 
forma mais simples. Um exemplo de um enlace ponto-a-ponto é uma ligação 
telefônica onde, durante uma ligação o enlace é utilizado apenas para a comunicação 
entre os dois telefones envolvidos na conversa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O enlace ponto-multiponto faz a ligação simultânea de diversos equipamentos. Um 
exemplo de um enlace ponto-multiponto é a transmissão de um canal de televisão 
onde o sinal transmitido é captado por diversos clientes simultaneamente. 
 
 
 
 
Figura 3: Enlace ponto-multiponto. Figura 4: Enlace ponto-a-ponto. 
 
Modos da comunicação 
Quanto ao modo, a comunicação pode ser classificados em 3 tipos: simplex, half-
duplex, duplex. 
No modo simplex apenas um equipamento transmite, enquanto o(s) outro(s) 
recebe(m) os dados, semelhante a comunicação de rádio comercial, onde a rádio 
apenas transmite e os ouvintes apenas recebem. 
No modo half-duplex, todos os envolvidos na comunicação podem transmitir, mas em 
momentos diferentes. Comunicação desse tipo dá-se através de rádios walkie-talkie 
onde existe um botão chamado de PPT (Push to talk) que permite ao rádio transmitir 
apenas quando o botão é pressionado. Caso contrário, o aparelho está recebendo. 
Dessa forma, o aparelho nunca transmite e recebe simultaneamente. 
No modo duplex os equipamentos permitem transmitir e receber simultaneamente. 
Note que na comunicação entre dois equipamentos, um enlace duplex corresponde a 
dois enlaces half-duplex em sentidos opostos. Uma conversação telefônica é uma 
comunicação duplex, pois permite que os dois usuários falem ao mesmo tempo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Topologia das Redes 
A topologia da rede é a aparência física (ou lógica, vamos ver mais adiante) de como os 
hospedeiros e equipamentos intermediários são interligados. 
Na Figura 5 podemos ver uma rede em barramento, onde todas os hospedeiros estão 
ligados em paralelo a um mesmo cabo, normalmente coaxial. Quando um hospedeiro 
transmite, o sinal elétrico flui para todos os outros hospedeiros. 
 
Figura 5: Rede em barramento. 
A Figura 6 exibe uma rede em anel. Quando um hospedeiro transmite, o hospedeiro 
vizinho recebe a informação, podendo retê-la ou retransmiti-la para o próximo vizinho. 
Um hospedeiro defeituoso pode causar a interrupção no funcionamento da rede, uma 
vez que não poderá retransmitir as informações, quebrando o fluxo. 
 
 
 
 
Figura 6: Rede em anel. Figura 7: Rede em estrela. 
 
A Figura 7 mostra uma rede em estrela. Onda há a concentração da comunicação em 
um único equipamento. Padrão de topologia na telefonia, cria um ponto de risco na 
concentração que interromperá o funcionamento da rede, caso haja um defeito no 
mesmo. Essetipo de topologia costuma trazer maior facilidade na implantação física. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na Figura 2 há uma rede de topologia em malha (mesh) onde não há formato padrão. 
A rede é planejada conforme a conveniência na instalação dos enlaces e na 
necessidade do fluxos de dados. Normalmente as redes de longa distância possuem 
essa topologia. 
Classificação de Redes de Computadores 
LAN – Local Area Network 
As redes de área local cobrem uma região relativamente pequena, sendo de 
propriedade, geralmente de uma empresa ou organização. Mais recentemente são 
encontradas redes locais em residências. Como as distâncias são pequenas, é possível 
obter altas taxas de transmissão com baixo custo. Normalmente estão contidas em um 
escritório, prédio ou campus. Atualmente as tecnologias mais utilizadas em redes 
locais são ethernet (com fio) e Wifi (sem fio). 
WLAN – Wireless Local Area Network 
Quando são utilizadas tecnologias de comunicação sem fio na LAN, podemos chamá-la 
de WLAN. 
MAN – Metropolitan Area Network 
São redes de computadores que abrangem uma cidade. Costumam ser do governo ou 
de empresas com a concessão de serviços públicos onde o público, empresas e pessoas 
físicas contratam o serviço. As distâncias e os custos do serviço fazem com que as taxas 
de transmissão contratadas sejam menores do que as das LANs. Apenas grandes 
organizações costumam ter MANs privadas. 
WMAN – Wireless Metropolitan Area Network 
Quando são utilizadas tecnologias de comunicação sem fio na MAN, podemos chamá-
la de WMAN. 
WAN – Wide Area Network 
As redes de longa distancia costumam cobrir grandes áreas como estados e países. 
Assim como as MAN, costumam ter seus serviços disponibilizados como serviços 
públicos, com taxas de transmissão mais baixas e custos mais altos. Poucas 
organizações, excetos as próprias operadoras de telecomunicações costumam ter 
WANs próprias. Um exemplo é a Petrobrás que possui uma WAN para interligar os 
seus escritórios, plantas e plataformas. 
Pelas suas dimensões, as WANs costumam utilizar diferentes tecnologias como cabos 
metálicos, fibras ópticas, rádio terrestre e satélite. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PAN – Personal Area Network 
Redes de área pessoal são redes normalmente utilizadas para a comunicação entre 
computadores pessoais e periféricos como impressoras, scanners, mesas 
digitalizadoras, unidades de disco externo, smart phones ou mesmo outro 
computador. A PAN pode utilizar recursos de comunicação com fio como o USB 
(Universal Serial BUS) ou sem fio como as tecnologias Bluetooth, Wifi, Zigbee e 
infravermelho. 
SAN - Storage Area Network 
As redes de armazenamento são utilizadas para interligar computadores e dispositivos 
de armazenamento (storage) em área bastante restritas utilizando canais de alta taxa 
de transmissão. Utiliza normalmente cabos ópticos. 
Backbone 
Backbone (coluna vertebral) é o conjunto de enlaces e equipamentos intermediários 
de uma grande rede de computadores, pública ou privada, que interliga os seus 
equipamentos principais e a equipamentos de seus pares (operadoras de 
telecomunicação e grandes clientes). Nessa rede são encontradas as maiores taxas de 
transmissão da rede. 
Rede de Acesso 
A rede de acesso, também conhecida como last mille (última milha), interliga as 
operadores de telecomunicações aos seus usuários. Pode utilizar pares metálicos 
trançados, cabos coaxiais, Wifi e satélite. É essa rede que dá capilaridade às 
operadores permitindo que chegam a todos os seus clientes. Essa capilaridade, por 
necessitar de uma quantidade grande de recursos dispersos por grandes áreas traz um 
alto custo de manutenção ao provedor dos serviços. 
Comutação 
A comutação é o mecanismo pelo qual dois ou mais hospedeiros são interligados 
temporariamente para estabelecer a comunicação. 
Três são os mecanismos de comutação: por circuitos, por pacotes e de mensagens. 
Comutação de circuitos 
Nesse tipo de comutação, um caminho físico de comunicação é estabelecido através 
da interligação temporária de diversos enlaces por equipamentos intermediários. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Durante a comunicação, todos os recursos desse caminho – enlaces e portas de 
comunicação dos equipamentos intermediários – são disponibilizados exclusivamente 
à essa comunicação. Esse uso exclusivo costuma trazer um custo alto para o cliente. 
A telefonia esse tipo de comutação, onde os aparelhos telefônicos dos clientes tem 
uma ligação dedicada à central telefônica e as centrais telefônicas são interligadas 
entre si. Quando o cliente faz uma discagem, a central telefônica utiliza esse número 
para encontrar onde está o cliente de destino e estabelecer o caminho através da 
conexão dos circuitos entre as centrais telefônicas. Esse caminho é utilizado apenas 
por esse par de clientes e o tempo de utilização cobrado de cliente que iniciou a 
chamada. 
A comunicação dá-se em três fases: 
• Estabelecimento do circuito; 
• Transferência de dados; 
• Desconexão. 
O tempo em que cada bit de dado leva para atravessar a rede, chamado de tempo de 
retardo, depende do comprimento dos enlaces, da quantidade e da tecnologia dos 
equipamentos intermediário, mas depois de estabelecido o circuito, o tempo de 
transmissão de cada bit é o mesmo até o fim da comunicação. 
Comutação de Mensagens 
Assim como nas cartas enviadas pelos Correios, as mensagens, que pode ter diferentes 
tamanhos são enviadas do transmissor ao receptor havendo uma armazenagem 
temporária nos equipamentos intermediários. Não há necessidade de que em um 
determinado momento haja um circuito completo disponível entre o transmissor e o 
receptor. Os circuitos podem ser disponibilizados a cada troca da mensagem entre os 
dispositivos intermediários até que a mensagem chegue ao receptor. 
Um bom exemplo desse tipo de comutação é a troca de mensagens eletrônicas 
(email). 
Note que nesse tipo de comutação, os recursos dos equipamentos intermediários e os 
enlaces não são de uso exclusivo da comunicação. Logo, o tempo de retardo pode 
variar conforme o nível de utilização dos recursos no momento, da mesma forma que 
você pode chagar rapidamente ao trabalho se o trânsito estiver livre e no dia seguinte 
demorar muito porque o trânsito piorou. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O uso não exclusivo dos recursos traz uma redução de custo em relação a comutação 
de circuitos. 
Comutação de pacotes 
Na comutação de pacotes, as mensagens são divididas em pequenos pacotes (se foram 
grandes suficientes para isso) e cada pacote é enviado na rede como uma unidade 
independente. O receptor dos pacotes no outro lado da rede é responsável por juntar 
os pacotes remontagem a mensagem inicial. Além do uso compartilhado dos recursos 
da rede, esse tipo de comunicação traz, em relação a comutação de mensagens, a 
vantagem de um nó intermediário não precisar aguardar a chegada da mensagem 
completa, mas apenas de um pacote, para retransmitir para o próximo equipamento. 
A Figura 8 exibe a diferença nos retardos de cada forma de comutação. 
Da mesma forma que na comutação de mensagens o retardo na transmissão é 
variável. Essa característica não costuma causar problemas na transmissão de 
arquivos, no acesso remoto, na navegação na Web e no envio de mensagens 
eletrônicas, mas pode trazer grandes problemas com aplicações de multimídia mais 
recentemente utilizadas na Internet como a transmissão de voz, música e vídeo. 
A comutação de pacotes é utilizada na Internet, logo, de grande importância nas 
comunicações atuais. 
 
Figura 8: Comparação das formas de comutação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bibliografia:A. Tanenbaum, Redes de Computadores, 4ª. Edição, editora Campus. 
J. Kurose, K. Ross, K, Redes de Computadores e a Internet. Pearson Education do Brasil, 
2006.