Introdução à Computação
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Introdução à Informática Tecnologia de Redes de Computadores DSC/CEEI/UFCG Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 1 Sistemas de Comunicação de Dados Sistemas computadorizados que transmitem dados por meio de linhas de comunicação, como, por exemplo, linhas telefônicas ou cabos. História: – Processamento centralizado de dados, nos primórdios. – O processamento distribuído de dados iniciou-se no fim da década de 1960. – As redes de computadores pessoais iniciaram-se na década de 1980. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 2/68 Sistemas de Comunicação de Dados Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 3/68 Sistemas de Comunicação de Dados • Componentes Básicos: – Dispositivo emissor – Link de comunicação – Dispositivo receptor Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 4/68 Redes Usam equipamentos de comunicação para conectar dois ou mais computadores e recursos. – Sistemas de processamento distribuído de dados são redes. Uma coleção de computadores que compartilham hardware, software e dados. – Tipicamente, computadores pessoais. – surgimento de padrões e normas para viabilizar a interoperabilidade Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 5/68 Redes LAN Normalmente, é de uma única organização – todos os dispositivos estão acessíveis ao gerente da organização Tradicionalmente, utilizam de mecanismos de broadcast para realizar transmissão Velocidades: entre 10Mbps e 10Gbps Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 6/68 Topologia de Rede • O arranjo físico (layout) de uma rede. • Nó – cada computador, impressora ou servidor na rede. • Três topologias comuns: – Estrela – Anel – Barramento Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 7/68 Rede Ampla (WAN) Pode estender-se por todo o globo ou ligar computadores dispersos pela cidade: – Rede metropolitana – Metropolitan Area Network (MAN) – redes que cobrem uma única cidade. Tipicamente, consiste de um conjunto de nós interconectados A função destes nós é prover facilidades de comutação para transportar dados de nodo a nodo até alcançar o destino Componentes: – Serviços de comunicações – Hardware de WAN – Software de WAN Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 8/68 Rede Ampla (WAN) host roteador Lan Lan Lan Lan subnet Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 9/68 Classificação de redes (alcance) Escala: Escala: Distância 0.1 m 1m 10 m 100 m 1 Km 10 Km 100 Km 1000 Km 10.000 Km Profa. Maria Auxiliadora Localização Placa de Circuito Sistema Sala Prédio Campus Cidade País Continente Planeta Exemplo Data Flow Multiprocessador Redes Locais (LAN) “ “ (MAN) (WAN) “ Internet © 2004 by Pearson Education 10/68 Sistemas de Comunicação de Dados • Componentes/ Equipamentos Básicos: – Placa de Interface de Rede; – Mídias; – Hub; – Switch; – Roteador; – Gateway. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 11/68 Placa de Interface de Rede (NIC - Network Interface Card) Conecta cada computador à fiação da rede: – Manipula o envio, o recebimento e a verificação de erros dos dados transmitidos. – Velocidade: 10/100 Mbps; 10/100/1000 Mbps. Pode ser uma placa de circuitos ou um PC Card. – half duplex/full duplex – conector RJ-45 Endereço MAC (Media Access Control) – um endereço que identifica cada placa de rede (00-E0-06-09-55-66) Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 12/68 Tipos de Mídia de Comunicação • Meios guiados: – Pares de fios – Cabos coaxiais – Fibra óptica • Meios não guiados – Transmissão sem fio • rádio • microondas • satélite Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 13/68 Cabo de Rede Constitui uma maneira de conectar-se à rede: – LANs de baixo custo conectadas com fios de par trançado. – Muitas LANs são conectadas por cabos coaxiais, par trançado ou cabos de fibra óptica. – Um ponto de acesso sem fio conecta-se à rede convencional: • Provê conexão sem fio à rede. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 14/68 Pares de Fios Também conhecidos como pares trançados: – Dois fios trançados um ao redor do outro para reduzir a interferência elétrica. Já instalados (para sistemas telefônicos). Suscetíveis a interferências elétricas e ruídos. – Ruído – qualquer coisa que provoque distorção do sinal. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 15/68 Pares de Fios Dois fios são enrolados em espiral de forma a reduzir o ruído e manter constantes as propriedades elétricas do meio Podem ser blindados (STP - Shielded Twisted Pair) ou não blindados (UTP - Unshielded Twisted Pair) Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 16/68 Pares de Fios 1- Branco mesclado com Laranja 2- Laranja 3- Branco mesclado com verde 4- Azul 5- Branco mesclado com Azul 6- Verde 7- Branco mesclado com marrom 8- Marrom Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 17/68 Pares de Fios – cross-over Profa. Maria Auxiliadora Conector da esquerda: Conector da direita: 1- Branco com Laranja 2- Laranja 3- Branco com Verde 4- Azul 5- Branco com Azul 6- Verde 7- Branco com Marrom 8- Marrom 1- Branco com Verde 2- Verde 3- Branco com Laranja 4- Azul 5- Branco com Azul 6- Laranja 7- Branco com Marrom 8- Marrom © 2004 by Pearson Education 18/68 Pares de Fios Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 19/68 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. Dois tipos de cabos coaxiais – coaxial de 50 ohms (medida de resistência elétrica) para transmissão digital na banda básica (coaxial grosso e coaxial fino) – coaxial de 75 ohms para transmissão analógica em banda larga 1 Capa Plástica Protetora 2 Camada Isolante 3 Camada Condutora 4 Fio de Cobre Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 20/68 Fibra Óptica • São fibras muito finas feitas de sílica fundida, fibra de vidro ou plástico, capazes de transportar sinais de luz • Largura de banda muito maior do que a dos cabos coaxiais. • Imune a interferências elétricas. • Uma fibra ótica é cilíndrica e tem três camadas concêntricas: núcleo, casca e jaqueta Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 21/68 Fibra Óptica • Uma fibra ótica é cilíndrica e tem três camadas concêntricas: núcleo, casca e jaqueta Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 22/68 Fibra Óptica • O que permite que a luz siga o percurso da fibra sem escapar é o fenômeno da refração – Em física o fenômeno da reflexão consiste na mudança da direção de propagação da energia . Consiste no retorno da energia incidente em direção à região de onde ela é oriunda, após entrar em contacto com uma superfície refletora Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 23/68 Fibra Óptica • Dois tipos de fibra: monomodo e multimodo – modo: feixe de raios luminosos entrando na fibra com um determinado ângulo em relação ao seu eixo – multimodo: múltiplos feixes de luz podem entrar na fibra em diferentes ângulos acima do ângulo crítico Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 24/68 Fibra Óptica Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 25/68 Fibra Óptica Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 26/68 HUBs • função de interligar os computadores de uma rede local; • hubs passivos limitam-se a funcionar como um espelho, refletindo os sinais recebidos para todas as estações a ele conectadas; • hub ativo distribuir o sinal e serve como um repetidor, reconstituindo o sinal enfraquecido e retransmitindo-o. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 27/68 Conectando Hubs empilhado • cabo cross-over Empilhado destina-se a conectar 2 hubs. Basta ligar as portas Up Link de ambos os hubs, usando um cabo de rede normal para que os hubs passem a se enxergar. • cabo cross-over serve para conectar dois hubs através portas comuns. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 28/68 Bridges / switch Rede B Rede A • ler os endereços de fonte e destino no pacote, perceberá que o pacote se destina ao mesmo segmento da rede e simplesmente ignorará a transmissão, deixando que ela chegue ao destinatário através dos meios normais. Se, porém, um micro da rede A transmitir algo para o micro da rede B, o bridge detectará ao ler o pacote que o endereço destino pertence ao outro segmento, e encaminhará o pacote. • uma ponte possibilita a conexão de redes similares (aquelas que usam os mesmos protocolos). Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 29/68 Bridges / switch Servidor Servidor A C A C B D B D E E •Bridges conpartilha o meio Profa. Maria Auxiliadora • Switch simula uma conexão ponto a ponto. © 2004 by Pearson Education 30/68 Roteadores O roteador dirige o tráfego das comunicações quando diversas redes estiverem conectadas: – Estáticos é A tabela de roteamento é construída manualmente pelo administrador do sistema; – Dinâmicos: considera se há ou não congestionamento na rede. Ele trabalha para fazer o caminho mais rápido, mesmo que seja o caminho mais longo. De nada adianta utilizar o menor caminho se esse estiver congestionado. Muitos dos roteadores dinâmicos são capazes de fazer compressão de dados para elevar a taxa de transferência. – Os roteadores são capazes de interligar várias redes e geralmente trabalham em conjunto com hubs e switchs. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 31/68 Roteadores Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 32/68 Roteadores Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 33/68 Software de Rede Para reduzir a complexidade, as redes são organizadas como uma série de camadas ou níveis formando uma pilha, onde: • • • • Número de camadas; Nome de cada camada; Conteúdo de cada camada; Função de cada camada diferem de rede para rede. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 34/68 Conceito de protocolo Regras que definem os formatos das mensagens de controle da comunicação Em sistemas de comunicação existem mensagens de controle desta comunicação além dos dados que se quer enviar – análogo ao sistema postal Transferência de um arquivo entre as estações Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 35/68 Conceito de protocolo Alô Alô Envie arquivo A Qual? Arquivo A B Envia arquivo A OK Algo mais? Não Tchau Tchau Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 36/68 Conceito de protocolo • Serviços e Protocolos são conceitos distintos, apesar de frequentemente serem confundidos. • Um serviço • é um conjunto de primitivas que uma camada fornece à camada superior. • define as operações que devem ser realizadas. • não diz como implementar as operações. • Um protocolo • é um conjunto de regras para formato e significado dos pacotes, quadros e mensagens trocados entre as entidades. • Entidades usam o protocolo para implementar os serviços. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 37/68 Modelos de Referência TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol • Projetado especialmente para ser o protocolo utilizado na Internet. • Sua característica principal é o suporte direto a comunicação entre redes de diversos tipos. • A arquitetura TCP/IP é independente da infra-estrutura de rede física ou lógica empregada. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 38/68 Modelos de Referência TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 39/68 Protocolos de LAN Ethernet – O nó “ouve” para se certificar de que a rede está disponível: • Se dois computadores transmitirem ao mesmo tempo, ocorrerá colisão. • A rede detecta a colisão. • Cada computador aguarda certa quantidade aleatória de tempo e retransmite. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 40/68 Protocolo Ethernet Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 41/68 Protocolos de LAN Token Ring – Usa topologia em anel. – Uma ficha, ou token (sinal elétrico), controla qual nó pode enviar mensagens. • A ficha circula entre os nós. • Um computador espera a chegada de uma ficha vazia, anexa a mensagem e a transmite. – Há somente uma ficha. Então, apenas um dispositivo pode acessar a rede a cada vez. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 42/68 Protocolos de LAN Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 43/68 Rede Cliente/Servidor O computador servidor controla a rede: – Freqüentemente, possui diversos discos rígidos e a impressora mais veloz. O computador cliente solicita serviços do servidor: – Um cliente magro (thin client) tem pouco ou nenhum armazenamento. Abordagens de processamento: – Cliente/servidor – Servidor de arquivos Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 44/68 Cliente/Servidor • O cliente solicita dados do servidor. • O servidor transfere somente os dados solicitados. – O cliente pode executar algum processamento, mas a maioria dos dados é processada no servidor. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 45/68 Servidor de Arquivos • O cliente solicita dados do servidor. • O servidor envia o arquivo inteiro: – O cliente executa toda a entrada de dados e o processamento. – Arquivo retransmitido ao servidor. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 46/68 Redes Ponto-a-Ponto Todos os computadores têm status igual. Os usuários compartilham arquivos, impressoras etc., quando necessário. Comum em pequenos escritórios. As redes tendem a ser lentas. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 47/68 Aplicações de Redes Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 48/68 Aplicações de Redes Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 49/68 Aplicações de Redes Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 50/68 Aplicações de Redes A Internet DNS (Domain Name System) Correio eletrônico (e-mail) Groupware Teleconferência Intranet Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 51/68 A Internet Uma rede global de centenas de milhares de computadores A ARPANET foi desenvolvida em 1969. – Projetada para conectar computadores em quatro localizações. – Projetada para ser resistente. Capacidade de e-mail adicionada em 1972. A National Science Foundation conectou sua grande rede, a NSFnet, à ARPANET em 1986. – A rede resultante tornou-se conhecida como Internet. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 52/68 Tim Berners-Lee • Trabalhava no laboratório CERN, em Genebra. – Imaginou que seu trabalho seria mais fácil se pudesse ligar-se aos computadores dos colegas. – Idealizou uma rede de computadores muito similar a uma teia de aranha. – Usava links para transferir dados de um site para outro local. • O CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucleaire - Conselho Europeu para Pesquisa Nuclear). • Para os usuários Internet, o CERN é conhecido como o local onde foi desenvolvido a World Wide Web. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 53/68 Links da Internet • É fácil visualizar um link em um site Web: – É um texto sublinhado e colorido ou um ícone. – A ação de dar um clique no link transfere dados desse site para o computador do usuário. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 54/68 Marc Andreessen • Desenvolveu o primeiro navegador (browser) gráfico: – Chamava-se Mosaic. – Levou ao Netscape Navigator. – Os navegadores gráficos combinam a facilidade dos links com uma interface gráfica atraente. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 55/68 O Provedor de Serviços Internet e o Navegador • Um Provedor de Serviços Internet – Internet Service Provider (ISP) – fornece o servidor e o software para uma pessoa conectar-se à Internet. – Um serviço on-line, como o America Online, inclui acesso à Internet, serviços de Internet e um navegador. • Quando você se conecta à Internet, o navegador exibe uma home page (página inicial). Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 56/68 Uniform Resource Locator (URL) • O endereço completo, exclusivo, de uma página Web. – O URL de uma página Web inicia-se com http: • HyperText Transfer Protocol – possibilita comunicação usando links para transferir dados entre sites. – Nome de domínio – endereço do computador host do site: • A última parte do nome de domínio chama-se domínio de nível máximo • Identifica o país e o propósito da organização. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 57/68 Aplicações de Redes - DNS Domínios de 1º Nível Genéricos Árvore Hierárquica de Domínios int Domínios de RAIZ com edu gov mil sun yale eng cs eng org acm jack net ieee jill Países jp us ac co keio nec cs csl nl oce ... vu cs 2º Nível Domínios Folha Profa. Maria Auxiliadora ai robot linda flits fluit © 2004 by Pearson Education pc24 58/68 Aplicações de Redes - DNS serv. primário de nomes para zona ufma, e serv. secundário para as zonas deinf e dee. bacanga.ufma.br (200.17.54.1) Rede Corporativa da UFMA 200.17.54.0 zona ufma.br Switch (segmentação de rede) Rede Depto. de Informática 200.137.131.0 zona deinf.ufma.br servidor de cache milton.deinf.ufma.br (200.137.131.3) serv. primário de nomes para zona deinf, e servidor secundário para as zonas ufma e dee Rede Depto. de Elétrica 200.137.130.0 zona dee.ufma.br serv. primário de nomes para a zona dee, e serv. secundário para as zonas deinf e ufma. buriti.dee.ufma.br (200.137.130.2) caetano.deinf.ufma.br (200.137.131.2) Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 59/68 Correio Eletrônico Envia mensagens de um computador para outro: – Elas são armazenadas até que o destinatário “abra” a correspondência. – Não interrompe a atividade de uma pessoa, como ocorre com uma ligação telefônica. Não exige que ambos os participantes estejam presentes no momento da transmissão. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 60/68 E-mail O recurso mais comumente usado da Internet. A rede fornece o servidor de correio. – Coleta e armazena mensagens na caixa postal. – O endereço de e-mail consiste no nome de usuário, seguido do símbolo @, e, depois, do nome de domínio do servidor de correio. Software cliente de e-mail em seu computador. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 61/68 Software Cliente de E-mail Permite-lhe gerenciar suas mensagens de e-mail. Recursos: – Catálogos de endereços. – A capacidade de anexar arquivos: • Alguns servidores de correio bloqueiam todos arquivos anexados. – Filtros: os • Dirigem os e-mails que chegam para pastas específicas. • Bloqueiam spam. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 62/68 O Mundo do Comércio Eletrônico Comércio eletrônico – comprar e vender por meio da Internet. Três formas: – Business-to-consumer (B2C) – Business-to-business (B2B) – Consumer-to-consumer (C2C) Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 63/68 Business-to-Consumer Negócios que vendem produtos aos consumidores: – Recebem maior atenção da mídia. – Estimativas de vendas on-line dos EUA: • US$ 48 bilhões em 2002. • US$ 130 bilhões projetados para 2006. – Companhias que operam exclusivamente por meio da Internet. – Lojas varejistas tradicionais que estabeleceram um site na Web. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 64/68 Business-to-Business Negócios que vendem a outros negócios. – Não recebem muita atenção da mídia. – Estimativas de vendas, internacionalmente: • US$ 1,9 trilhão em 2002. • US$ 8,5 trilhões projetados para 2005. Centros de negócios na Internet são desenvolvidos para formar mercados eletrônicos. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 65/68 Consumer-to-Consumer • Desenvolve-se em sites de mercado livre on-line. • Facilita a compra e a venda de itens exclusivos: – Mundialmente, seu item é visível a qualquer pessoa que tenha uma conexão com a Internet. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 66/68 Groupware Software que possibilita a grupos de pessoas trabalhar em arquivos ou projetos de forma conjunta: – Os dados são armazenados em bancos de dados em disco. – Linhas de comunicação são necessárias para que empregados distantes possam trabalhar juntos. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 67/68 Teleconferência • Reúne pessoas e idéias: – Videoconferência usa câmeras de vídeo, telas, computadores e comunicações para possibilitar a grupos distantes de pessoas realizar reuniões. – Muito menos dispendiosa do que viagens. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 68/68 Intranets Uma rede privada similar à Internet. – Interna em certas empresas: • Extranets permitem a clientes e fornecedores terem acesso à intranet de uma companhia. – Fácil de criar. – Oferecem muitos usos potenciais. – Podem ser ligadas à Internet. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 69/68 Requisitos de Hardware O computador servidor manipula os pedidos. Computador para armazenar bancos de dados e outros documentos. Computadores clientes são necessários para acessar a Internet. Protocolos TCP/IP devem estar em vigor. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 70/68 Aplicações de Intranets Os usuários podem: – Recuperar informações, como, por exemplo, informações sobre benefícios e vagas de emprego. – Submeter pedidos de férias, candidatar-se a cargos abertos etc. Empregadores podem postar manuais de empregados, políticas corporativas e outras informações em uma localização central. Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education 71/68
