Fundamentos de Redes

CCNA 1
Conceitos Básicos de Redes
Módulo 2
Fundamentos de Redes
Terminologia das Redes
Evolução das Redes
Sneakernet
Partilha de dados através de disquetes.
Cada vez que um arquivo era modificado, tinha de
ser novamente distribuído.
Torna-se difícil a gestão de versões.
Pouco eficiente.
Evolução das Redes
Redes Locais (LAN – Local Area Network)
Foram criadas normas para redes que permitiam a
interligação de computadores.
Permitiu que o equipamento de rede de vários
fabricantes fosse compatível.
Permite a interligação de meios informáticos
(computadores, impressoras, etc.).
Distâncias relativamente curtas.
Cada Rede Local pode ser vista como uma ilha.
À medida que as necessidades de comunicação
subiam tornou-se óbvio que as Redes Locais não eram
suficientes.
Evolução das Redes
Redes Metropolitanas e Redes Globais
Redes Metropolitanas (MAN – Metropolitan Area
Network)
interligam Redes Locais ao nível de uma cidade
Redes Globais (WAN – Wide Area Network)
interligam Redes Locais a uma escala planetária.
Evolução das Redes
Exemplos de Redes de Dados
História das Redes
Anos 40 – Os computadores eram dispositivos
electromecânicos.
1947 – A invenção do transístor permitiu a
construção de computadores mais pequenos e fiáveis.
Anos 50 – Os grandes computadores centrais (1)
utilizavam cartões perfurados.
Final dos anos 50 – invenção do Circuito Integrado
que permite a integração de milhões de transistores
numa única pastilha de silício.
Anos 60 – Eram utilizados mainframes com
terminais.
Anos 70 – Apareceram os minicomputadores.
1977 - A Apple apresenta o microcomputador ou
computador pessoal.
1981 – A IBM lança o PC.
História das Redes
Anos 80 – Comunicação ponto-a-ponto ou dial-up
através de modems. Ligação a BBS (Bulletin Boards).
Os computadores das BBS precisavam de um modem
para cada ligação.
A partir dos anos 60 o Departamento de Defesa
americano (DoD) desenvolve por razões militares e
científicas Redes Globais (WANs).
Esta tecnologia é diferente da comunicação ponto-aponto usada nas BBS.
Permite que vários computadores se Interligassem
usando vários caminhos diferentes.
A própria rede determina o modo como a informação é
enviada de um computador para outro.
Vários computadores podem ser ligados utilizando-se a
mesma ligação.
A WAN do DoD tornou-se naquilo que é actualmente a
Internet.
Dispositivos de Rede
Dispositivos para o utilizador final
Dispositivos de Rede
Símbolos dos dispositivos de rede
Dispositivos de Rede
Repetidor
Bridge
Switch
Router
Topologias de Redes
A Topologia de uma Rede descreve:
a estrutura da Rede;
o layout físico da cablagem (topologia física);
como o meio de transmissão é acedido pelos
dispositivos (topologia lógica).
Topologias físicas mais comuns
Topologias físicas
Topologia em Bus
Utiliza um único cabo
Utiliza um único cabo terminado em ambas as extremidades.
Todos os dispositivos de rede são ligados directamente ao cabo.
Topologias físicas
Outras topologias em Bus !!!
Topologias físicas
Topologia em Estrela (star)
Todos os dispositivos estão ligados a um ponto central de
concentração.
O concentrador pode ser:
Hub
Switch
Topologias físicas
Topologia em Anel (ring)
Os dispositivos estão ligados de modo a formarem um anel.
Topologias físicas
Topologia em Estrela estendida (extended start)
Liga redes individuais em estrela.
Utiliza hubs e/ou switches.
Pode estender a área de cobertura da rede.
Topologias físicas
Topologia Hierárquica
Semelhante a uma estrela estendida.
Em vez de se unir os hubs ou switches o sistema é ligado a um
computador que controla o tráfego na topologia.
Topologias físicas
Topologia em malha (mesh)
É implementada de modo a fornecer a maior protecção possível
contra interrupções de serviço.
Cada dispositivo tem a suas próprias ligações a todos os outros
dispositivos.
Apesar da Internet ter vários caminhos, não adopta a topologia
em malha completa.
Topologias lógicas
Define o modo como os dispositivos comunicam através do meio de
comunicação.
Broadcast
Cada dispositivo envia a sua informação a todos os outros
dispositivos ligados ao meio físico da rede.
Não existe ordem predefinida, o primeiro a chegar é o
primeiro a usar.
Token
A passagem do token controla o acesso à rede.
O token é passado sequencialmente de dispositivo em
dispositivo.
Um dispositivo só pode enviar informação para a rede
quando estiver na posse do token.
A Token Ring e a Fiber Distributed Data Interface (FDDI)
são exemplos de redes de passagem de token.
A Token Bus é uma rede que tem uma topologia física em
bus e uma topologia lógica de passagem de token.
Protocolos de rede
Conjuntos de protocolos (protocol suites) são colecções de
protocolos que permitem a comunicação de um host para
outro através da rede.
Um protocolo é uma descrição formal de um conjunto de
regras e convenções que definem um aspecto particular do
modo como os dispositivos comunicam numa rede.
Os protocolos definem o formato, temporização,
sequência e controlo de erros numa comunicação de
dados.
Sem os protocolos, um computador não pode reconstruir o
fluxo de bits que recebe de outro computador no seu
formato original.
Protocolos de rede
Os protocolos controlam todos os aspectos da comunicação:
como é construída a rede física;
como os computadores são ligados à rede;
como é formatada a informação;
como é enviada a informação;
como lidar com os erros.
Os protocolos são criados e mantidos por organizações e comités:
Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)
American National Standards Institute (ANSI)
Telecommunications Industry Association (TIA)
Electronic Industries Alliance (EIA)
International Telecommunications Union (ITU) anteriormente
conhecido como Comité Consultatif International Téléphonique et
Télégraphique (CCITT).
Redes Locais e dispositivos de Redes Locais
As Redes Locais consistem nos seguintes componentes:
computadores;
placas de interface de rede;
dispositivos periféricos;
meios de rede;
dispositivos de rede.
As Redes Locais são elaboradas para:
operar dentro de uma área geográfica limitada;
permitir o acesso múltiplo a meios físicos de alta velocidade;
o controlo da rede é privado;
fornecer conectividade ininterrupta;
ligar dispositivos fisicamente próximos.
WANs e equipamentos WAN
As WANs são elaboradas para:
operar sobre uma grande área geográfica;
permitir o acesso através de interfaces série a baixas velocidades;
fornecer conectividade a tempo parcial e total;
interligar dispositivos a uma escala planetária.
Algumas tecnologias comuns às WANs são:
modems;
Integrated Services Digital Network (ISDN);
Digital Subscriber Line (DSL);
Frame Relay;
Hierarquias digitaos T (EUA) e E (Europa): T1, E1, T3, E3;
Synchronous Optical Network (SONET).
Redes Metropolitanas - MANs
Uma MAN é uma rede que abrange toda uma área metropolitana
como uma cidade ou área suburbana.
As MANs são serviços normalmente disponibilizados por prestadores
de serviços (service providers) através de linhas privadas de
comunicação.
É possível criar uma MAN através de sistemas sem fios (wireless).
Redes de Armazenamento
Uma Rede de Armazenagem
(Storage Area Network –
SAN) é uma rede dedicada
de alto desempenho utilizada
para transportar informação
entre servidores e recursos
de armazenagem.
Por ser uma rede separada e
dedicada, evita qualquer
conflito de tráfego entre
clientes e servidores.
Redes Virtuais Privadas
Uma Rede Virtual Privada (Virtual Private Network –
VPN) é uma rede privada construida sobre uma infraestrutura pública como a internet.
Utiliza um túnel seguro através da internet entre o PC e o
router VPN.
Redes Virtuais Privadas
Access VPNs – proporcionam o acesso remoto a funcionários móveis e a
pequenos escritórios ou escritórios domiciliares (SOHO) à Intranet ou
Extranet através de uma infra-estrutura compartilhada.
Intranet VPNs – ligam escritórios remotos à rede interna da empresa através
de uma infra-estrutura partilhada com o recurso a ligações dedicadas.
Extranet VPNs – ligam parceiros comerciais à rede interna da empresa
através de uma infra-estrutura partilhada com o recurso a ligações dedicadas.
As VPNs extranet só permitem o acesso a utilizadores externos à empresa.
Largura de Banda
Largura de Banda
Importância da Largura de Banda
A Largura de Banda é definida como a quantidade de
informação que pode fluir através de uma rede durante um certo
período de tempo.
Porque a Largura de Banda é importante?
A Largura de Banda é limitada pelas leis da física e
pelas tecnologias utilizadas.
A largura de Banda não é grátis.
A necessidade de Largura de Banda está a crescer
rapidamente.
A Largura de Banda é um factor crítico para o
desempenho da rede
Largura de Banda
Largura de Banda
Largura de Banda
Unidades da Largura de Banda
A unidade de medida da Largura de Banda é o bit por segundo
(bps).
Limitações à Largura de Banda
Limitações à Largura de Banda
A Largura de Banda é limitada por vários factores:
meio de transmissão;
dispositivos de rede;
física.
A Largura de Banda real de uma rede é determinada pela
combinação dos meios físicos e das tecnologias escolhidas para a
sinalização e detecção dos sinais na rede.
Largura de Banda
Meio de transmissão
Comprimento
máximo
(metros)
Largura de
Banda Máxima
(Mbps)
50 Ohm Coaxial Cable
(10Base2) Thin Ethernet
185
10
50 Ohm Coaxial Cable
(10Base5) Thick Ethernet
500
10
Category 5 Unshielded Twisted Pair (UTP)
(10BaseT) Ethernet
100
10
Category 5 Unshielded Twisted Pair (UTP)
(100BaseTX) Ethernet
100
100
Category 5 Unshielded Twisted Pair (UTP)
(1000BaseTX) Ethernet
100
1000
Multimode Optical Fibre
62.5/125mm 100BaseFX Ethernet
2000
100
Multimode Optical Fibre
62.5/125mm 1000BaseSX Ethernet
220
1000
Multimode Optical Fibre
50/125mm 1000BaseSX Ethernet
550
1000
Singlemode Optical Fibre
9/125mm 1000BaseLX Ethernet
5000
1000
Largura de Banda
Débito
A Largura de Banda é a quantidade de informação que pode ser
transferida através da rede num dado intervalo de tempo.
A quantidade de Largura de Banda disponível é uma parte
crítica da especificação de uma rede.
O Débito refere-se à Largura de Banda medida sob condições
reais de funcionamento da rede.
O Débito é muito menor que a Largura de Banda do meio
de transmissão utilizado.
Largura de Banda
Cálculo do tempo de transferência
Largura de Banda
Digital versus Analógico
A Largura de Banda analógica é medida de acordo com a
quantidade de espectro electromagnético ocupado pelo sinal.
A unidade de medida é o Hertz (Hz) ou ciclos por segundo.
Múltiplos do Hertz: KHz, MHz e GHz.
Telefones sem fio: 900 MHz ou 2,4 GHZ.
Redes Wireless (802.11): 2,4 e 5 GHz.
Modelos de Redes
Aplicação
Aplicação
Apresentação
Apresentação
Sessão
Sessão
Transporte
Transporte
Rede
Rede
Rede
Rede
Ligação de
Dados
Ligação de
Dados
Ligação de
Dados
Ligação de
Dados
Físico
Físico
Físico
Decomposição em camadas
Para dois sistemas comunicarem entre si é necessário
que partilhem um conjunto comum de regras.
Este conjunto de regras é complexo para ser compreendido
como um todo.
A solução é a divisão num conjunto de peças individuais de
tamanho compreensível e manuseável.
Esta partição é feita em funções individuais.
Permite a adição e a actualização de funções sem que
para isso se destabilize todo o conjunto de regras
Comunicação em camadas
O modelo OSI
Decompõe o processo de comunicação num conjunto
vertical de sete camadas (ou níveis).
Cada nível do modelo OSI define um conjunto de
funcionalidades intimamente relacionadas e necessárias à
comunicação com outro sistema.
Confia ao nível imediatamente inferior a execução de
funcionalidades mais básicas.
Cada nível disponibiliza um conjunto de serviços ao
nível que lhe é imediatamente superior.
Comunicação em camadas
O modelo OSI
Responsabilidade
do sistema
Responsabilidade
da rede
Nível 7
Aplicação
Fornece serviços gerais
relacionados com a aplicação
Nível 6
Apresentação
Formata a informação
Nível 5
Sessão
Mantém o diálogo entre dispositivos
comunicantes
Nível 4
Transporte
Fornece uma transferência fiável de
mensagens
Nível 3
Rede
Efectua o estabelecimento,
manutenção e terminação de
ligações de rede
Nível 2
Ligação de dados
Torna fiável o fluxo de informação
entre dispositivos num mesmo meio
Nível 1
Físico
Transmite a informação para o
meio físico
Comunicação em camadas
O modelo OSI
Os três níveis inferiores do modelo OSI manipulam
os detalhes e as especificidades subjacentes aos
mecanismos de comunicação.
Os quatro níveis superiores do modelo OSI são
responsáveis pelos problemas associados à
comunicação ponto-a-ponto entre os dois extremos
comunicantes.
O modelo de referência OSI é só um modelo.
Não pode ser implementado e não representa uma
implementação preferencial.
O modelo OSI serve unicamente como base de
trabalho para normas que podem ser implementadas em
cada nível por uma variedade de protocolos.
Comunicação em camadas
O modelo OSI
Dois equipamentos comunicam entre si quando os
seus níveis correspondentes trocam informação entre si.
A informação é formatada em PDUs (Protocol Data
Units).
A informação não é directamente transmitida de um
nível N para outro nível N.
O caminho real do fluxo de informação terá de passar
por todos os níveis inferiores até se atingir o nível físico.
Este nível tem uma ligação física com a outra máquina.
A partir daqui a mensagem passará de nível para nível
até atingir o nível N.
Comunicação em camadas
O modelo OSI
Comunicação em camadas
O modelo OSI
PDUs
Comunicação em camadas
O modelo TCP/IP
Foi desenvolvido pelo
Departamento de Defesa dos
Estados Unidos (DoD).
É uma norma aberta.
É o conjunto de normas utilizado
na Internet.
Apesar de alguns níveis terem a
mesma designação no modelo OSI,
os níveis no dois modelos não
correspondem exactamente.
Comunicação em camadas
Modelo OSI versus TCP/IP
Comunicação em camadas
Protocolos TCP/IP
Comunicação em camadas
Encapsulamento de dados
Comunicação em camadas
Encapsulamento de dados
Aplicação
Informação
Segmento
Transporte
Rede
Dados
Físico
Trama
Portos Portod
Informação
Datagrama
IPs
IPd
Portos Portod
Informação
MACd MACs
IPs
IPd
Portos Portod
Informação