Introdução as redes de computadores
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Claudivan C. Lopes [email protected] Por que redes de computadores? Tipos de redes Componentes de uma rede IFPB/Patos - Prof. Claudivan 2 Quando o assunto é informática, é impossível não pensar em redes de computadores! ◦ No banco P. ex., caixa eletrônico ligado ao computador central ◦ No supermercado P.ex., caixa registradora que debita o estoque do produto ◦ No pagamento de uma conta P. ex., TEF que se comunica com a administradora do cartão ◦ Em sua casa P. ex., acessando a Internet IFPB/Patos - Prof. Claudivan 3 João recebe um catálogo de produtos do fornecedor X Alfredo envia uma nota de pedido para o fornecedor X O computador A compartilha a Internet O computador B compartilha a impressora IFPB/Patos - Prof. Claudivan 4 Uma rede pode receber várias classificações, dependendo do critério analisado! P. ex., uma mesma rede pode ser chamada de “rede TCP/IP”, “rede LAN”, “rede em estrela”, “rede Ethernet”, “rede ponto-a-ponto”... IFPB/Patos - Prof. Claudivan 5 Critérios para classificar uma rede: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Quanto à abrangência Quanto ao modelo de computação Quanto ao tipo de comutação Quanto a garantia de entrega de dados Quanto à previsibilidade de funcionamento Quanto à topologia Quanto ao método de transmissão Quanto à arquitetura de rede Quanto ao protocolo IFPB/Patos - Prof. Claudivan 6 Quanto à abrangência: ◦ São redes classificadas de acordo com o tamanho da área geográfica que elas abrangem ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ LAN (Local Area Network) WLAN (Wireless Local Area Network) VLAN (Virtual Local Area Network) CAN (Campus Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) WAN (Wide Area Network) IFPB/Patos - Prof. Claudivan 7 Quanto à abrangência: ◦ LAN (Local Area Network) Também conhecida como rede local Abrange o espaço de uma sala ou até de um prédio É o tipo mais comum de rede ◦ WLAN (Wireless Local Area Network) Idem a rede anterior, porém sem o uso de cabos ◦ VLAN (Virtual Local Area Network) Permite que máquinas passem a fazer parte de uma LAN, mesmo estando distante geograficamente IFPB/Patos - Prof. Claudivan 8 Quanto à abrangência: ◦ CAN (Campus Area Network) Abrange dois ou mais prédios próximos fisicamente Interliga duas ou mais redes locais As redes de universidades, hospitais e de grandes empresas normalmente estão nesta classificação ◦ MAN (Metropolitan Area Network) Abrange até mesmo uma cidade inteira Normalmente, a conexão entre as CAN que a compõem é feita por uma concessionária de telecomunicação IFPB/Patos - Prof. Claudivan 9 Quanto à abrangência: ◦ WAN (Wide Area Network) Também chamada de rede de longa distância Abrange uma área maior que apenas uma cidade A Internet é o melhor exemplo de uma WAN IFPB/Patos - Prof. Claudivan 10 Critérios para classificar uma rede: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Quanto à abrangência Quanto ao modelo de computação Quanto ao tipo de comutação Quanto a garantia de entrega de dados Quanto à previsibilidade de funcionamento Quanto à topologia Quanto ao método de transmissão Quanto à arquitetura de rede Quanto ao protocolo IFPB/Patos - Prof. Claudivan 11 Quanto ao modelo de computação: ◦ São redes classificadas segundo a maneira como os dados são processados ◦ Rede de computação centralizada ◦ Rede de computação distribuída ◦ Rede de computação cooperativa IFPB/Patos - Prof. Claudivan 12 Quanto ao modelo de computação: ◦ Rede de computação centralizada Computador central: máquina com grande capacidade de processamento Terminais: acessam o computador central para realizar o processamento São “burros” (sem processador) Tem apenas dispositivos de E/S Ainda é muito usada em bancos e companhias aéreas IFPB/Patos - Prof. Claudivan 13 Quanto ao modelo de computação: ◦ Rede de computação distribuída Cada máquina da rede tem seu próprio processador Podem ser classificadas em: Rede cliente-servidor Rede ponto-a-ponto Rede baseada em servidor Rede front-end/back-end IFPB/Patos - Prof. Claudivan 14 Quanto ao modelo de computação: ◦ Rede de computação distribuída (continuação) Rede cliente-servidor Servidor: computador que executa um ou mais serviços Cliente: computador que solicita um serviço Exemplos de tipos de serviços: E-mail, arquivos, web, impressão, backup etc... Normalmente tem um serviço de diretório Permite que os usuários possam se autenticar na rede para verificar suas permissões de acesso aos recursos da rede A administração da rede é centralizada IFPB/Patos - Prof. Claudivan 15 Quanto ao modelo de computação: ◦ Rede de computação distribuída (continuação) Rede ponto-a-ponto Geralmente é o tipo de rede doméstica ou em escritórios Qualquer computador da rede pode funcionar como um servidor a qualquer momento Serviços específicos (p. ex., e-mail) deve ser fornecido por um servidor fora da rede Não há serviço de diretório A rede é administrada por cada usuário IFPB/Patos - Prof. Claudivan 16 Quanto ao modelo de computação: ◦ Rede de computação distribuída (continuação) Rede baseada em servidor Arquitetura simular a rede de computação centralizada A diferença é que o terminal possui processador. Logo, funciona como um cliente Se o terminal irá ou não executar algum processamento dependerá da aplicação P. ex., redes que fazem uso de serviços de terminal como Telnet e SSH IFPB/Patos - Prof. Claudivan 17 Quanto ao modelo de computação: ◦ Rede de computação distribuída (continuação) Rede front-end/back-end Existe um servidor (front-end) que se comunica com outro servidor (back-end) P. ex., um servidor Web (front-end) e um servidor de banco de dados (back-end) O servidor de banco de dados armazena os dados O servidor Web busca os dados no servidor de banco de dados e monta a página a ser apresentada no navegador do cliente IFPB/Patos - Prof. Claudivan 18 Quanto ao modelo de computação: ◦ Rede de computação cooperativa Vários computadores da rede são usadas para realizar uma parte do processamento Termos usuais: Computação em nuvem: quando a computação ocorre em computadores “comuns” conectados a Internet Computação em grade: quando a computação ocorre em servidores dedicados IFPB/Patos - Prof. Claudivan 19 Critérios para classificar uma rede: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Quanto à abrangência Quanto ao modelo de computação Quanto ao tipo de comutação Quanto a garantia de entrega de dados Quanto à previsibilidade de funcionamento Quanto à topologia Quanto ao método de transmissão Quanto à arquitetura de rede Quanto ao protocolo IFPB/Patos - Prof. Claudivan 20 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Comutação é o processo de interligar dois ou mais pontos entre si ◦ Rede com comutação de circuito ◦ Rede com comutação de pacotes IFPB/Patos - Prof. Claudivan 21 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Rede com comutação de circuito Quando dois computadores precisam se comunicar, uma conexão é montada como se fosse um fio ligando os mesmos Quando a conexão se estabelece, os dados podem ser trocados livremente nos dois sentidos A conexão sempre usa o mesmo caminho (chamado de circuito) Os dados sempre são recebidos na ordem de envio IFPB/Patos - Prof. Claudivan 22 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Rede com comutação de circuito (continuação) IFPB/Patos - Prof. Claudivan 23 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Rede com comutação de circuito (continuação) O receptor sempre confirma o recebimento dos dados A largura de banda é garantida Deve ser garantida uma taxa de transferência mínima A conexão é determinística Sabe-se exatamente quando os dados chegarão ao destino Esse tipo de rede caiu em desuso! IFPB/Patos - Prof. Claudivan 24 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Rede com comutação de pacotes Os dados são divididos em pacotes O caminho que cada pacote seguirá para atingir o destino não é fixo Os roteadores definem o melhor caminho, p. ex.: Caminho mais curto Caminho menos congestionado, eventualmente mais distante Os pacotes podem chegar fora de ordem no destino Usada por diversas arquiteturas de rede atuais IFPB/Patos - Prof. Claudivan 25 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Rede com comutação de pacotes (continuação) IFPB/Patos - Prof. Claudivan 26 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Comutação de Circuito vs de Pacotes Quanto a capacidade Circuito: um roteador só aceita um número de conexões simultâneas na mesma quantidade de seus canais de comunicação Pacotes: um roteador aceita um número de pacotes simultâneos maior que sua quantidade de canais de comunicação Todo roteador possui uma memória para armazenar os últimos pacotes Num tráfego intenso, o roteador pode estourar a capacidade de sua memória e descartar alguns pacotes IFPB/Patos - Prof. Claudivan 27 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Comutação de Circuito vs de Pacotes (continuação) Quanto ao desempenho Circuito: o desempenho do fluxo de dados em cada canal é independente dos demais (garantia da largura de banda) Pacotes: o fato dos roteadores aceitarem mais pacotes mesmo estando sobrecarregados, diminui o desempenho das conexões IFPB/Patos - Prof. Claudivan 28 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Comutação de Circuito vs de Pacotes (continuação) Quanto a garantia de entrega dos dados Circuito: sempre garante a entrega de dados Pacotes: não garante a entrega de dados (não se sabe de antemão quando e se os pacotes chegarão ao destino) IFPB/Patos - Prof. Claudivan 29 Quanto ao tipo de comutação: ◦ Comutação de Circuito vs de Pacotes (continuação) Quanto a eficiência (potencial de uso) Circuito: compromete o uso da rede Pacotes: maximiza o uso da rede P. ex., se a Internet fosse uma rede comutada por circuito, quantos roteadores seriam necessários para suportar o número de conexões simultâneas de modo a não deixar a rede “ocupada”? IFPB/Patos - Prof. Claudivan 30 Critérios para classificar uma rede: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Quanto à abrangência Quanto ao modelo de computação Quanto ao tipo de comutação Quanto a garantia de entrega de dados Quanto à previsibilidade de funcionamento Quanto à topologia Quanto ao método de transmissão Quanto à arquitetura de rede Quanto ao protocolo IFPB/Patos - Prof. Claudivan 31 Quanto à garantia de entrega de dados: ◦ Rede orientada a conexão ◦ Rede não orientada a conexão IFPB/Patos - Prof. Claudivan 32 Quanto à garantia de entrega de dados: ◦ Rede orientada a conexão Garante a entrega de dados A entrega ocorre nas seguintes etapas: 1. Transmissor envia pedido de conexão ao receptor 2. Receptor envia Ok para o transmissor e a conexão é estabelecida 3. Transmissor envia os pacotes de dados 4. A cada pacote recebido, o receptor envia de volta ao transmissor uma confirmação (ack) de recebimento 5. Quanto termina de enviar todos os dados, o transmissor envia ao receptor um pedido de término de conexão IFPB/Patos - Prof. Claudivan 33 Quanto à garantia de entrega de dados: ◦ Rede não orientada a conexão Não garante a entrega de dados O transmissor envia os pacotes de dados esperando que eles cheguem ao destino Porém, o transmissor não sabe de fato se os dados chegaram ou não ao destino IFPB/Patos - Prof. Claudivan 34 Critérios para classificar uma rede: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Quanto à abrangência Quanto ao modelo de computação Quanto ao tipo de comutação Quanto a garantia de entrega de dados Quanto à previsibilidade de funcionamento Quanto à topologia Quanto ao método de transmissão Quanto à arquitetura de rede Quanto ao protocolo IFPB/Patos - Prof. Claudivan 35 Quanto à previsibilidade de funcionamento: ◦ Rede determinística Quando a rede entrega os pacotes de dados num intervalo de tempo previsível ◦ Rede probabilística Nesta rede não se conhece de antemão quando o pacote chegará ao destino É também chamada de rede estatística ou aleatória IFPB/Patos - Prof. Claudivan 36 Critérios para classificar uma rede: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Quanto à abrangência Quanto ao modelo de computação Quanto ao tipo de comutação Quanto a garantia de entrega de dados Quanto à previsibilidade de funcionamento Quanto à topologia Quanto ao método de transmissão Quanto à arquitetura de rede Quanto ao protocolo IFPB/Patos - Prof. Claudivan 37 Quanto à topologia: ◦ São redes classificadas segundo o modo como os computadores estão conectados entre si ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Rede totalmente conectada Rede em malha Rede em anel Rede com topologia linear Rede em estrela Rede em árvore Rede sem fio Rede com topologia híbrida IFPB/Patos - Prof. Claudivan 38 Quanto à topologia: ◦ Rede totalmente conectada Cada computador possui uma conexão física individual para cada outro computador Vantagem: redundância de conexões Desvantagem: requer muitos cabos (implementação inviável) IFPB/Patos - Prof. Claudivan 39 Quanto à topologia: ◦ Rede com topologia em malha Similar a topologia anterior, porém usando-se menos conexões IFPB/Patos - Prof. Claudivan 40 Quanto à topologia: ◦ Rede em anel Cada computador possui 2 cabos para se conectar com seus vizinhos Para um computador se comunicar com outro, ele deve passar pelos computadores no “meio do caminho” O método de transmissão é por passagem de ficha (estudaremos adiante) IFPB/Patos - Prof. Claudivan 41 Quanto à topologia: ◦ Rede com topologia linear Também é chamada de rede de barramento Existe um elemento central ao qual os computadores são conectados Se o elemento central é partido, a rede fica inoperante Normalmente o elemento central é um periférico concentrador chamado hub IFPB/Patos - Prof. Claudivan 42 Quanto à topologia: ◦ Rede em estrela Os computadores são conectados a um periférico concentrador chamado switch Se um cabo é partido, apenas o computador ligado a rede através deste cabo deixa de ter acesso a rede IFPB/Patos - Prof. Claudivan 43 Quanto à topologia: ◦ Rede em árvore Também é chamada de rede com topologia em estrela hierárquica É feita conectando-se as redes em estrela juntas, através da ligação entre os switches Esta é a topologia mais comum atualmente IFPB/Patos - Prof. Claudivan 44 Quanto à topologia: ◦ Rede com topologia sem fio Permite que os computadores se conectem à rede sem a necessidade de cabos É necessário um equipamento chamado ponto de acesso para fazer a conexão entre os computadores Cada computador deve ter uma placa de rede sem fio IFPB/Patos - Prof. Claudivan 45 Quanto à topologia: ◦ Rede com topologia híbrida Rede que usa mais que uma das topologias descritas anteriormente IFPB/Patos - Prof. Claudivan 46 Critérios para classificar uma rede: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Quanto à abrangência Quanto ao modelo de computação Quanto ao tipo de comutação Quanto a garantia de entrega de dados Quanto à previsibilidade de funcionamento Quanto à topologia Quanto ao método de transmissão Quanto à arquitetura de rede Quanto ao protocolo IFPB/Patos - Prof. Claudivan 47 Quanto ao método de transmissão: ◦ São redes classificadas de acordo com a maneira de acessar o meio de transmissão (p. ex., um cabo) ◦ Rede baseada em contenção ◦ Rede baseada em passagem de ficha ◦ Rede baseada em varredura IFPB/Patos - Prof. Claudivan 48 Quanto ao método de transmissão: ◦ Rede baseada em contenção Quando um computador ocupa o meio de transmissão, durante esse período nenhum outro computador pode enviar dados até que o meio fique livre Portanto, se sabe de antemão quando se terá acesso ao meio de transmissão IFPB/Patos - Prof. Claudivan 49 Quanto ao método de transmissão: ◦ Rede baseada em passagem de ficha O controle de acesso ao meio de transmissão é feito através de uma ficha que circula pela rede Para transmitir dados, um computador tem que esperar a ficha chegar até ele De posse da ficha, o computador pode usar o meio de transmissão ou pode passar a ficha adiante Porém, enquanto tiver a posse da ficha, o computador pode acessar o meio de transmissão IFPB/Patos - Prof. Claudivan 50 Quanto ao método de transmissão: ◦ Rede baseada em varredura É mantida uma lista de computadores que querem ter acesso ao meio de transmissão Essa lista pode ser montada de duas formas: Varredura centralizada Possui um elemento externo (arbitrador) que monta a lista e decide a ordem com que esta lista será executada Varredura descentralizada ou distribuída Todos os computadores informam aos demais se tem dados a serem transmitidos, formando uma lista Cada computador decide em qual posição da lista ele deve ficar e aguarda até chegar sua vez IFPB/Patos - Prof. Claudivan 51 Critérios para classificar uma rede: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Quanto à abrangência Quanto ao modelo de computação Quanto ao tipo de comutação Quanto a garantia de entrega de dados Quanto à previsibilidade de funcionamento Quanto à topologia Quanto ao método de transmissão Quanto à arquitetura de rede Quanto ao protocolo IFPB/Patos - Prof. Claudivan 52 Quanto à arquitetura: ◦ São redes classificadas de acordo com a arquitetura de baixo nível em que elas são baseadas ◦ Exemplos de arquiteturas de rede: Ethernet Wi-Fi Token Ring FDDI X.25 Frame Relay ATM IFPB/Patos - Prof. Claudivan 53 Critérios para classificar uma rede: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Quanto à abrangência Quanto ao modelo de computação Quanto ao tipo de comutação Quanto a garantia de entrega de dados Quanto à previsibilidade de funcionamento Quanto à topologia Quanto ao método de transmissão Quanto à arquitetura de rede Quanto ao protocolo IFPB/Patos - Prof. Claudivan 54 Quanto ao protocolo: ◦ São redes classificadas segundo a pilha de protocolos que é usada acima de sua arquitetura ◦ Um protocolo é um conjunto de regras que permite que os computadores se comuniquem entre si ◦ Exemplos de protocolos: TCP/IP IPX/SPX NetBEUI AppleTalk SNA IFPB/Patos - Prof. Claudivan 55 A figura abaixo apresenta os componentes básicos de uma rede IFPB/Patos - Prof. Claudivan 56 Servidor ◦ Computador ou dispositivo capaz de oferecer algum recurso para a rede Cliente ◦ Computador ou dispositivo que acessa os recursos oferecidos pela rede Recurso ◦ Qualquer serviço ou dispositivo oferecido e usado pelos clientes da rede IFPB/Patos - Prof. Claudivan 57 A figura abaixo apresenta os componentes básicos de uma rede IFPB/Patos - Prof. Claudivan 58 Cabeamento ◦ Corresponde ao meio de transmissão usado pelos computadores ou dispositivos da rede Pacote de dados ◦ Corresponde aos dados trafegados na rede Placa de rede ◦ Permite que computadores ou dispositivos possam se conectar a rede ◦ Também chamada de NIC (Network Interface Card) IFPB/Patos - Prof. Claudivan 59 A figura abaixo apresenta os componentes básicos de uma rede IFPB/Patos - Prof. Claudivan 60 Hardware de rede ◦ Periférico utilizado para efetuar ou melhorar a comunicação da rede Backbone ◦ Trecho de alta velocidade de transmissão usado para a conexão com segmentos de rede Segmento ◦ Trecho da rede onde há computadores, recursos e periféricos conectados IFPB/Patos - Prof. Claudivan 61 Ponto (ou nó) Endereço Serviço Outros componentes de uma rede: ◦ Corresponde a cada computador ou dispositivo da rede ◦ Determina a localização física (placa de rede) e lógica (definida pelo protocolo utilizado) de um computador ou dispositivo da rede ◦ Programa executado no servidor que aguarda os pedidos do cliente para prover algum recurso ◦ Protocolo ◦ Topologia ◦ Arquitetura IFPB/Patos - Prof. Claudivan 62 Gabriel Torres. Redes de Computadores – Versão Revisada e Atualizada. Editora Nova Terra, 2009 Wikiversidade. Introdução às Redes de Computadores, protocolos e serviços de rede. http://pt.wikiversity.org/wiki/Introdução_às_Redes_ de_Computadores/Protocolos_e_serviços_de_rede Wikipédia. Comutação. http://pt.wikipedia.org/wiki/Comutação IFPB/Patos - Prof. Claudivan 63 Claudivan C. Lopes [email protected]
