Capítulo 2: Introdução às Redes de Computadores - DCA

Capítulo 2: Introdução às Redes
de Computadores
Redes para Automação Industrial
Luiz Affonso Guedes
Introdução
ƒ Conteúdo
z
z
z
z
z
z
z
z
Definição
Classificação
Aplicações típicas
Software de rede
Modelos de referências
Exemplos de redes
Exemplos de serviços de comunicação de dados
Padronização de redes
Introdução
ƒ Definição de Redes de Computadores
z
É um conjunto de computadores autônomos e
interconectados.
Rede
Meio de comunicação
Host
Não é
Rede
Introdução
ƒ Autonomia
z
Em rede, nenhum computador obedece a
comandos de outro.
• Possui autonomia até para se desconectar da rede
ƒ Interconexão: Meio de Comunicação
z
Cabo de cobre
• Coaxial
• Par Trançado
z
z
z
Fibra óptica
Rotas de microondas
Radiodifusão
Introdução
ƒ Meio de Comunicação: Características
z
z
z
z
z
Taxa de transmissão
Tecnologia de transmissão
Extensão Geográfica das redes
Aspectos econômicos
Confiabilidade
Meio de comunicação
Introdução
ƒ Classificação das redes de computadores
z
Quanto à velocidade de transmissão
• Baixa, média e alta velocidade
z
Quanto à extensão geográfica
• Locais, Metropolitanas e Longa Distância
z
Quanto à confiabilidade
• Confiáveis e não confiáveis
z
Quanto ao modo de transmissão
• Determinísticas e não determiníasticas
Introdução
ƒ Classificação quanto a extensão geográfica
z
Redes Locais: LAN - Local Area Network
• Interconectam computadores localizados num mesmo
prédio (10m a 1Km).
• Utilizam tipicamente um único meio físico.
z
Redes de Campus: CAN - Campus Area Network
• Interconectam computadores localizados em vários
prédios num mesmo Campus (fábrica, universidade) até 10Km.
• Tipicamente são um conjunto de LANs ligadas a um
backbone
Introdução
z
Redes Metropolitanas: MAN - Metropolitan Area
Network
• Interligam computadores e LANs numa extensão de 5 a
100Km.
• Tipicamente são constituídas de LANs ligadas a vários
backbones.
z
Redes de Longa Distância: WAN - Wide Area
Network
• Interconectam redes em termos nacionais e
continentais - 100 a 5.000Km.
– Holdings nacionais de telecomunicações.
Estruturas de Redes Tipo LAN e CAN
LAN
backbone
LAN
CAN
LAN
Estrutura de Redes MAN
backbone
LAN
CAN
LAN
MAN
backbone
LAN
CAN
Backbone de Alta Velocidade
LAN
Resumo da classificação geográfica
Distância entre
processadores
Localização dos
processadores
Exemplo
10 cm
Placa de circuito
Máquina dataflow
1m
Sistema
Multicomputador
10 m
Sala
LAN
100 m
Prédio
LAN
1 Km
Campus
CAN
10 Km
Cidade
MAN
100 Km
País
WAN
1.000 Km
Continente
WAN
10.000 Km
Planeta
Internet
Introdução
ƒ Classificação de Redes Quanto à
Tecnologia de Transmissão
z
Broadcast
• Um único canal de comunicação compartilhado por
todos computadores.
– Broadcasting e multicasting
• Tipicamente em LANs
z
Ponto-a-ponto
• Tipicamente em MANs e WANs
Introdução
ƒ Uso de Redes de Computadores
z
Redes Corporativas (Na empresa)
•
•
•
•
•
compartilhar recursos
confiabilidade (back-up)
economia de recursos
escalabilidade
modelo Cliente-servidor
Cliente
1- request
Servidor
2- reply
Rede
Introdução
ƒ Uso de Redes de Computadores
z
Redes para pessoas
• acesso a informações remotas
• comunicação pessoa-a-pessoa
• entretenimento interativo
– e-mail
– videoconferência
– jogos interativos
z
Aspectos Sociais
• Novas relações entre capital-trabalho
Introdução
ƒ Estrutura de Redes
z
z
Computador: host ou end system
Subrede
• Conecta computadores
• Transporta mensagens entre hosts
z
LANs
• Suporte de comunicação que se reduz a um duto
elétrico ou óptico
z
WANs
• Subrede de comunicação é composta de linhas de
transmissão e dispositivos de chaveamento
Introdução
• Linhas de Transmissão: Canais
• Dispositivos de Chaveamento: IMPs (Interface
Message Processors) ou Routers
Host
Subrede de
comunicação
IMP
Introdução
ƒ Topologias Típicas de Redes
Estrela
Anel
Barramento
Árvore
Genérica
ou Irregular
Introdução
ƒ Topologias de LANs
z
Barramento
• Ethernet
z
Anel
• Token Ring, FDDI
ƒ Topologias de WANs
z
Genérica
Introdução
ƒ Estruturação de Redes em Camadas
z
z
z
Modelem em blocos (camadas) funcionais
interligados.
O modelo descreve funcionalidades e não
detalhes de implementação.
Uma camada n só se comunica com as camadas
adjacentes a ela.
N+1
N
N-1
A camada n oferece serviços para a
camada n-1
Introdução
z
Logicamente, a camada n de um host troca
informação somente com a camada n dos
outros host.
Camada 5
Protocolo da camada 5
Camada 5
Camada 4
Camada 4
Protocolo da camada 3
Camada 3
Camada 2
Camada 3
Protocolo da camada 2
Camada 2
Protocolo da camada 1
Camada 1
Camada 1
Meio Físico
Host 2
Host 1
Protocolo da camada 4
Introdução
ƒ Exemplo: Conversa dos filósofos
3
Filósofo
Hindu
filosofia
Filósofo
Alemão
3
holandês
2
1
Tradutor
Secretária
português
Tradutor
2
Secretária
1
Introdução
ƒ Modelo OSI/ISO de 7 camadas
7
Camada de Aplicação
Camada de Aplicação
7
6
Camada de Apresentação
Camada de Apresentação
6
5
Camada de Sessão
Camada de Sessão
5
4
Camada de Transporte
Camada de Transporte
4
3
Camada de Rede
Camada de Rede
3
2
Camada Enlace
Camada Enlace
2
1
Camada Física
Camada Física
1
Meio Físico
Introdução
ƒ Funcionalidades das camadas: Protocolos
ƒ Camada 1: Física
z
z
Geração de sinais elétricos, ópticos, magnéticos
que serão propagados pelo meio físico.
Protocolo:
• Duração e intensidade do sinal.
• Técnica de multiplexação.
• Pinagem, etc.
Introdução
ƒ Camada 2: Enlace
z
z
z
Usa a camada física para transmitir quadros de
dados (tamanho máximo pré-estabelecido).
Quadros são delimitados por seqüência préestabelecidos (preâmbulo) de bits.
Não possui serviço confiável de entrega de
quadros: duplicação e troca de ordem.
• Controla o fluxo de emissão de quadros.
• Protocolo de acesso ao meio.
• Protocolo de controle de erro.
Introdução
ƒ Camada 3: Rede
z
z
Controla a operação da subrede.
Roteamento de pacotes da origem ao destino.
• Dinâmico
• Estático
z
Fragmentação e remontagem de pacotes
• Em redes de difusão e LANs não há roteamento
– Protocolo mais simples.
Introdução
ƒ Camada 4: Camada de Transporte
z
A principal função desta camada é receber
dados da camada de sessão.
• Dividir os dados em pacotes
• Garantir se os pacotes chegarão corretamente ao
destino
z
Há dois tipos de serviços
• Serviço garantido
• Serviço não-garantido
– Broadcast service
• Comunicação fim-a-fim
Introdução
ƒ Camada 5: Sessão
z
Permite que dois pontos estabeleçam uma
sessão entre si.
• Sincronismo e organização.
ƒ Camada 6: Apresentação
z
Representação dos dados em forma canônica.
• Compressão e criptografia
ƒ Camada 7: Aplicação
z
Aplicações em rede.
Exemplo de Relação das Camadas
M
H4
H3 H4
H2
H3
H4
M
M1
M1
H3
T2
M
H2
H3
H4
M2
M2
H3
T2
H2
H4
H3
H4
M
M1
M1
H3
T2
H2
H3
M2
M2
T2
Modelo de Subrede OSI
ƒ Como funciona a troca de mensagem
z
Modelo de cartas de correio.
A
R2
R1
R3
B
Arquitetura TCP/IP
ƒ Histórico
z
Projeto Arpanet do departamento de Defesa
dos EUA.
Modelo OSI
Aplicação
TCP/IP
Aplicação
Telnet, ftp, smtp, http, ...
Apresentação
Sessão
Transporte
Transporte
Rede
Inter-rede
Enlace
Host
para
Rede
Física
TCP e UDP
IP
Lan, satélite,
rádio, etc