Post on 11-Apr-2017
Redes de ComputadoresProfessor: Mauro Jansen
Redes de Computadores
Introdução, histórico e conceitos
Objetivos
� Conhecer conceitos de redes� Conhecer o histórico das redes
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Introdução, histórico e conceitos 2
Introdução
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Introdução, histórico e conceitos 3
Redes de computadores
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Introdução, histórico e conceitos
Redes em geral
• Objetivos:• Compartilhar recursos• Trocar informações
• Exemplos:• Telefonia fixa• Telefonia celular
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• Telefonia celular• Radiodifusão• Televisão• Redes de computadores
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Redes de computadores
• Dois ou mais computadores conectados entre si com pelo menos um serviço compartilhado
• Estrutura física e lógica que permite que diversos computadores se interliguem,
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diversos computadores se interliguem, trocando informações entre si na forma de compartilhamento de recursos
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Recursos que são compartilhados nas redes de computadores
• Arquivo (ex: documento, planilha, slides, arquivo HTML, etc)
• Dados (banco de dados)• Pastas
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• Discos• Impressoras• Mensagens (ex: e-mail)• Modem (conexão à inter net)• Outros recursos de hardware e software
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Introdução, histórico e conceitos
Exemplo de rede de computadores
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Compartilhamento de recursos na rede
Visão local no computador hospedeiro:
Visão no computador cliente:
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Exemplos de uso das redes de computadores
• Compartilhamento de internet• Jogos on-line• Videoconferência• Acesso e suporte remoto
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• Acesso e suporte remoto• Sistemas de Informações cliente-servidor• Redes sociais
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Compartilhamento de internet
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Jogos multiplayer em rede
FlatoutCounter Strike
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FlatoutCounter Strike
Resident Evil
Vídeoconferência
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Acesso e suporte remoto
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Fonte: Vianet
Sistemas de Informação Cliente-servidor
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Vantagens e desvantagens das redes de computadores
• Vantagens: compartilhamento de– Arquivos de trabalho– Programas– Periféricos. Ex: impressoras
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– Periféricos. Ex: impressoras– Acesso á internet
• Desvantagens– Ataque de vírus– Problemas nos equipamentos ativos e passivos– Invasão de hackers internos e externos
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Introdução, histórico e conceitos
Histórico
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Introdução, histórico e conceitos
Rússia e o satélite Sputnik 1
� Após a 2ª guerra mundial, inicia uma corrida armamentista e tecnológica entre Rússia e EUA
� 04/10/1957: Rússia lança primeiro satélite artificial: o Sputnik 1
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Introdução, histórico e conceitos
Satélite Sputnik 1
EUA e a ARPANET
• Final da década de 1960: a ARPA ou DARPA (Department of Defense’s Advanced Research Project, ou Agência de Projetos Avançados do Departamento de Defesa dos EUA)
• Começou a criar a ARPANET, uma rede de
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• Começou a criar a ARPANET, uma rede de computadores de longa distância
• Inicialmente, 4 computadores:– UCLA (Universidade da Califórnia) em Los Angeles– UCSB (Universidade da Califórnia) em Santa Bárbara– UTAH (Universidade de Utah, em Salt Lake City)– SRI (Stanford Research Institute), em Stanford
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Introdução, histórico e conceitos
Localização dos nós da rede Arpanet no mapa dos EUA
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Evolução histórica
• Anos 50:– Máquinas grandes e complexas;– Operadas por pessoas altamente especializadas;– Processamento em lote (batch);
• Anos 60:
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• Anos 60:– Surgiram os terminais interativos;– Acesso ao computador central por meio de linhas de
comunicação;– Processamento em tempo compartilhado (time-
sharing).
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Evolução histórica
• 1976: criado o padrão ARCNET:– cabos coaxiais, hub central e cabo individual por
estação, com topologia estrela– Cabos até 610m, taxa de 2,5 Mbits, padrão
proprietário
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Hub de 8 portas para cabos coaxiaisPlaca ARCNET ISA
Evolução histórica
• 1980: A IBM cria o padrão Token Ring– Topologia física de estrela, cabos de par trançado e
hub central “MAU” (Multistation Access Units), que eram interligados em anel
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Cabo token ringHub token ring
Evolução histórica
• Anos 90:– Compartilhamento de periféricos, programas, aplicativos e
informações de banco de dados entre microcomputadores;
– Interconectividade entre redes;
• Atualmente:
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– Internet Ultra-Rápida;
– Servidores de usos diversos;
– Redes privadas virtuais;
– Voz sobre IP;
– Evolução do terminal multifuncional
– Computação em nuvem
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Introdução, histórico e conceitos
Conceitos
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Redes de computadoresConceito
“Um conjunto de equipamentos capazes de trocar informações, compartilhar recursos entre si, utilizando protocolos para se comunicarem e sendo interligados por meios de comunicação.”
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meios de comunicação.”
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Introdução, histórico e conceitos
Princípios de Sistemas de Comunicação
• Termo “Comunicação” envolve uma área muito ampla (símbolos, implicações e efeitos sociais)
• Comunicação: transmissão de informação
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• Comunicação: transmissão de informação de um ponto a outro
• Podem ser de pequeno alcance (ex: bluetooth, redes locais) ou de longo alcance (ex: transmissão via satélite, internet, etc)
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Introdução, histórico e conceitos
Componentes de um sistema de comunicação
• Visão básica:
mensagem
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EMISSOR RECEPTOR
mensagem
Componentes de um sistema de comunicação
• Visão detalhada:
Fonte
Emissor
COD
MOD
ReceptorDECO
DEMO Destino
Canal
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Fontede
informação
DIFICADR
DULADOR
ODIFICADR
ODULADOR
DestinoCanalOu
Meio
Adaptado de Haykin, S; e Moher, 2011. Sistemas de Comunicação
Componentes de um sistema de comunicação
• Fonte - Ex.: voz, música, imagem , arquivos de dados;
• Transmissor: converte a informação da fonte em uma forma adequada para transmitir pelo canal. Ex: Modulação em Frequência (FM) no rádio
– Codificador / decodificador: converte as mensagem em símbolos usados no sistema de comunicação ou vice-versa. Ex:
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símbolos usados no sistema de comunicação ou vice-versa. Ex: analógico para digital
– Modulador / demodulador: transforma os símbolos em sinais elétricos usados no meio de transmissão. Ex: símbolos em pulsos luminosos para fibra óptica
• Canal – Ex: cabo ou atmosfera (no caso de transmissão por ondas de rádio ou luz)
• Receptor: converte a informação recebida pelo canal de volta a uma forma entendível pelo destino
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Introdução, histórico e conceitos
Tipos de serviço de comunicação em redes
• Orientados a conexão• Não orientados a conexão
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Tipos de serviço de comunicação em redes: Orientados a conexão
• A comunicação funciona como caminho único entre origem e destino
• Dados são recebidos pelo receptor na mesma ordem em que forem enviados
• Pode ser permanente ou temporária
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• Pode ser permanente ou temporária• Exemplo: Sistema telefônico
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Pega o telefone e disca o número
Conversa Desliga
(Inicia aconexão) (usa a conexão) (Libera a conexão)
Tipos de serviço de comunicação em redes: Não orientados a conexão
• Não existe uma conexão entre origem e destino• Pacotes podem ser encaminhados por caminhos
diferentes e chegarem em ordem diferente da que foram enviados
• Exemplo: Internet, Sistema postal
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• Exemplo: Internet, Sistema postal
– Cada correspondência deve ter o endereço do remetente e destinatário
– Se duas ou mais cartas são postadas na mesma data e hora para o mesmo destino, podem chegar em ordem diferente da postada
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Modos de comunicação de dados
• São definidos pela quantidade de elementos que atuam como emissores na comunicação
• Tipos:
Tipo Quant. Sentido
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Tipo Quant.transmissores
Sentido
Simplex 1 Unidirecional
Half duplex 2 Bidirecional alternado
Full duplex 2 Bidirecional simultâneo
Modos de comunicação de dados:Simplex
• Um elemento da rede só envia ou só recebedados
• Comunicação unidirecional– Ex: rádio AM e FM
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Modos de comunicação de dados:Half-duplex
• Um elemento pode enviar ou receber dados, mas não ao mesmo tempo
• Comunicação bidirecional não simultânea
• Exemplos:
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Aparelhos de FAX Walkoe-Talkie
Modos de comunicação de dados:Full duplex
• Um elemento pode enviar e receber dados ao mesmo tempo que o outro
• Comunicação bidirecional e simultânea
• Exemplo: Telefone
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Simplex, Half duplex, Full duplex
• Outros exemplos:– Televisão;– Modem;– Placa de rede;
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– Placa de rede;– Telex;– Código morse.
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Introdução, histórico e conceitos
Topologias de redes
• Topologia (do grego topos, "lugar", e logos, "estudo") é o ramo da matemática que estuda os espaços topológicos, sendo considerado como uma extensão da geometria.
• Topologia de uma rede– Diagrama que descreve como seus elementos estão conectados
(disposição geométrica)
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(disposição geométrica)
• Cada elemento é chamado de nó:– computadores, impressoras ou outros equipamentos de rede
• Os nós devem estar interligados através de um meio de transmissão
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Introdução, histórico e conceitos
Topologias de redes: tipos
• Anel• Barramento• Estrela
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Introdução, histórico e conceitos
Topologia de rede: Anel
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Topologia de rede: Anel
• Ligações são ponto-a-ponto, com um único sentido de transmissão (simplex)
• Uma mensagem deve circular pelo anel até que chegue ao destino, passando em cada nó, no sentido definido pelo anel
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• Comunicação baseada em um “token” (ficha), que é uma autorização para transmitir– O token circula entre os nós no anel
– Cada nó só transmite se estiver com o “token” na sua porte
• São redes conhecidas como Token Ring (IEE 802.5)
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Introdução, histórico e conceitos
Topologia de rede: Barramento
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Introdução, histórico e conceitos
Topologia de rede: Barramento
• Todos nós são conectados ao mesmo meio de transmissão em série;
• Cada nó conectado à barra pode “ouvir” todas as informações transmitidas;
• Desvantagens:
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• Desvantagens:– Dificuldade de expansão: se um novo equipamento
for adicionado à rede, pode ser preciso fazer um remanejamento de cabos;
– Se um cabo for desconectado, toda a rede fica inoperante;
• Ex.: Redes de Cabo Coaxial (Antiga – 10base5). Redes de Computadores
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Topologia de rede: Barramento
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Topologia de rede: Estrela
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Introdução, histórico e conceitos
Topologia de rede: Estrela
• Existe um nó central, normalmente chamado de concentrador, por onde passa todo o tráfego da rede;
• Vantagens:– Maior confiabilidade (parada de uma única estação)
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– Facilidade de manutenção (identificação setorizada de problemas)
– Ampliação mais simples sem necessidade de parada da rede;
• Desvantagens:– Apresenta uma maior quantidade de cabos
– A falha do equipamento central pode provocar a paralisação total da rede.
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Introdução, histórico e conceitos
Topologias de redes: comparativo
Topologia Pontos positovos Pontos negativos
Anel •Facilidade de instalação razoável•Requer Pontos cabos•Desempenho uniforme
•Se uma estação parar, todas param•Dificuldade para identificar problemas
Barramento •Facilidade de instalação •Lentidão quando em uso intenso
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Barramento •Facilidade de instalação razoável•Requer Pontos cabos•Ligações fáceis de entender
•Lentidão quando em uso intenso•Dificuldade para a identificação de problemas•Possibilidade de colisão
Estrela •Maior tolerância a falahs•Facilidade de instação•Monitoramento centralizado
•Custo de instalação maior por requerer mais cabos
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Introdução, histórico e conceitos
Redes de computadores: Classifi-cação quanto à abrangência
• LAN (Rede Local): rede que interliga vários computadores em um espaço pequeno (casa, prédio, etc)
• MAN (Rede Metropolitana): rede média. Estende-se por uma área metropolitana
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Estende-se por uma área metropolitana• WAN (Rede extensa): não tem limite de
extensão geográfica. Ex: internet
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Introdução, histórico e conceitos
Exemplos de abrangência de redes
Exemplo Distância Localização
Data Flow 0,1m Placa de circuitoMultiprocessador 1m Sistema
LAN 10 m Sala100 m Prédio
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100 m Prédio1 Km Campus
MAN 10 Km Cidade100 Km País
1.000 Km ContinenteWAN 10.000 Km Planeta
Abrangência das redes
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Componentes de uma rede
• Estações de trabalho (clientes e servidores);
• Placas e cabos;• Protocolos.
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• Protocolos.
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Introdução, histórico e conceitos
• São recursos que identificam um computador numa rede e devem ser atribuídos a todos computadores da rede
• Devem ser únicos• Os nomes e endereços podem ser:
Nomes e Endereços
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• Os nomes e endereços podem ser:– Restritos, quando restritos a uma LAN – Públicos: quando visíveis em uma WAN
• Ex: uma URL (google.com.br)
• Há dois tipos básicos de endereços:– Endereço físico ou endereço MAC
– Endereço lógicoInformática Básica –
Internet53
Endereço físico
– Endereço físico ou endereço MAC: endereço do dispositivo de rede (hardware), com 48 bits.
– Já vem pré-determinado no hardware, pelo fabricanteExemplo: endereço físico da placa de rede
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– Exemplo: endereço físico da placa de rede
Informática Básica –
Internet54
00:1B:5E:00:02:2A
Endereço lógico
• Endereço lógico: endereço numérico ou literal associado a um endereço físico e que normalmente usamos para acessar um micro na rede
• Pode ser fixo ou automático (DHCP)
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• Pode ser fixo ou automático (DHCP)• O nome do computador é um endereço lógico• Exemplos:
– Endereços IP: 192.168.0.1 ; 200.249.72.201
– URL: google.com.br
– Nomes: MICRO_MAURO; CONTABILIDADE; LAB01
Informática Básica –
Internet55
Nomes e endereços lógicos em uma rede local
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Informática Básica –
Internet56
Pacote
• Pequena unidade de informação que é transmitida pela rede.
• Qualquer mensagem (e-mail, páginas, arquivos) que é transmitida pela rede é enviada, na verdade, dividida em pequenos pedaços,
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verdade, dividida em pequenos pedaços, chamados pacotes.
Informática Básica –
Internet57
Protocolos
• Ferramentas (softwares) que são ativados de acordo com a forma de utilização da rede– Rodam como processos do sistema operacional
• Exemplos:
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– TCP/IP– DHCP– DNS
Informática Básica –
Internet58
Protocolos TCP/IP e DHCP
• TCP/IP: família de protocolos mais usada nas redes locais e internet– TCP: trata do transporte– IP: trata dos endereços
• DHCP: atribui endereços IP’s automaticamente
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• DHCP: atribui endereços IP’s automaticamente para computadores na rede, evitando atribuição manual– OBS: Alguns computadores têm endereço fixo, por
oferecerem serviços públicos na rede (servidores)
Informática Básica –
Internet59
DNS (Servidor de nomes)
• DNS (Domain Name Server) é um protocolo ou serviço (programa) que roda em um servidor de internet e converte nomes de domínios em endereços IP e vice-versa:
Nome de domínio Endereço IP
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• Exercício prático: entre no prompt de comando e digite “ping” seguindo de espaço, um nome de domínio e <enter>. Ex:– ping hotmail.com
Informática Básica –
Internet60
Nome de domínio Endereço IP
Hotmail.com 65.55.72.135
Orkut.com 74.125.45.85
...
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Informática Básica –
Internet61
Meios de transmissão
• Com cabeamento– Cabo coaxial
– Cabo par trançado
– Fibra ótica
– Rede elétrica (PLC)
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• Sem cabeamento (wireless)– Infravermelho
– Bluetooth
– Wi-fi
– Rádio
– Rede de telefonia celular (2G/3G/4G)
– Microondas (via satélite)Informática Básica –
Internet62
Cabo coaxial
• Cabo similar aos de antena (núcleo e malha de blindagem)
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– Raramente usado atualmente• Desvantagens: mal contato, rigidez, custo
– Velocidade máxima: 10 Mbits– Comprimento máximo: 500m
Informática Básica –
Internet63
Cabo coaxial
Conbector BNC
Cabo par trançado
• 4 pares de fios de cobre trançados entre si, com ou sem blindagem metálica
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– Mais usados atualmente e de baixo custo– Velocidade máxima: 100 a 1.000 Mbps– Comprimento máximo: 100m
Informática Básica –
Internet64
Cabo par trançado Cabo par trançado c/ conector RJ-45
Fibra ótica
• Usam o fenômeno da refração interna total para transmitir feixes de luz a longa distância
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– Sinal ótico gerado por laser ou LEDs– Imune a interferência eletromagnética– Velocidade máxima: 10 Gbits – Distância: 300m até 80Km
Informática Básica –
Internet65
Fibra ótica
Conexão pela rede elétrica (PLC)
• Transmissão de dados via rede elétrica (PLC=Power Line Communication)
Prof. Mauro Jansen
– Vantagens: Alcance amplo e altas taxas de transmissão
– Desvantagens: Necessita regulamentação, gera interferência e é prejudicada em rede elétrica com ruído
Informática Básica –
Internet66
Rede PLC Placa PLC
Redes sem fio
• Utilizam radiação eletromagnética:– Ondas de rádio– Microondas– Infravermelho
Prof. Mauro Jansen
• Aparelhos são controlados por órgão (ANATEL)
Informática Básica –
Internet67
Espectro eletromagnético
Infravermelho
• Padrão irDA
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– Velocidade: até 4Mbits– Distância: até 4,5m– É preciso visão direta entre transmissor e receptor– Está sendo substituída pelo Bluetooth
Informática Básica –
Internet68
Adapcator irDA USB
Bluetooth
• Usa frequências de rádio de curso alcance
Prof. Mauro Jansen
– Baixa taxa de transmissão e custo– Usado em redes pessoais sem fio e dispositivos como
celulares, fones de ouvido, mouses, teclados, etc.– Velocidade: 1Mbps a 480Mbps
Informática Básica –
Internet69
Adaptatores bluetooth USB
Wi-fi / Wireless
• Usa faixas de ondas de rádio em ambientes limitados
Prof. Mauro Jansen
– Alcance: 50 a 500m2 omnidirecional ou direcional– Velocidades: 54Mbps a 300Mbps– Problemas: vidro, água e paredes diminuem o alcance
Informática Básica –
Internet70
Reteador wireless ouPonto de aceso
Placa de rede sem fio Adaptador wireless USB
Conexão via rádio
• Variação do wireless para longas distâncias, com uso de antenas direcionais
Prof. Mauro Jansen
– Boas taxas de custo e velocidade, divididos por vários usuários
– Desvantagem: interferência de fenômenos meteorológicos e obstáculos
Informática Básica –
Internet71
Telefonia móvel
• Usa a infra-estrutura da rede de telefonia celular• Vantagens: tecnologia existente, implementada
e em funcionamento• Desvantagens: Alto custo de implementação
Prof. Mauro Jansen
• Padrões (gerações da telefonia celular):
Informática Básica –
Internet72
Geração Tecnologias Sinal Velocidade
1G AMPS (em desuso) Analógico -
2G TDMA, CDMA, GSM Digital
2,5G GPRS, EDGA Digital 30-150Kbps
3G HSDPA, UMTS(WCDMA) Digital 144K-2Mbps
Microondas
• Usa ondas eletromagnéticas de longo alcance (a partir de 50Km) para transmitir sinais– Visibilidade direta (antena
parabólica)
Prof. Mauro Jansen
– Tropodifusão: sinal refletido na troposfera para alcançar o destino
– Via satélite: sinal enviado a satélite em órbita e depois reenviado ao destino
Informática Básica –
Internet73
Dispositivos de rede
• Placas ou adaptadores de rede– com fio/sem fio, interno/externo (USB)
• Cabos e conectores• Hubs e switches
Prof. Mauro Jansen
• Hubs e switches• Roteadores• MODEMs• Antenas
Informática Básica –
Internet74
FIM
Prof. Mauro JansenRedes de Computadores
Introdução, histórico e conceitos 75
FIM