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Ciência da Computação – Redes de Computadores
Formar um contexto, fornecendo uma visão geral e um
“sentimento” sobre redes de computadores;
Maior profundidade e detalhes serão vistos no decorrer do
curso;
Será feita uma abordagem:
. Descritiva
. Usar contextos reais (como a Internet ), sempre que
possível;
1.1) Nosso Objetivo:
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Sistemas de Processamento em Batch:
Implementados na década de 1950;
Equipamentos enormes, caros e operados por mão de obra especializada;
Usuários submetiam jobs (em cartões ou fitas magnéticas) em lotes (batchs);
Não havia interação usuário/sistema e as filas de processamento eram
inevitáveis.
Centro Processamento em Batch
1.2) Evolução dos Sistemas Computacionais
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Sistemas de Time-sharing:
Implementados na década de 1960;
Implementação de terminais interativos, que acessavam o sistema através de
linhas de comunicação (enlaces);
O sistema opera em compartilhamento de tempo de processamento (time –
sharing) para atendimento de vários usuários simultaneamente;
Centro Processamento em Time-sharing
1.2) Evolução dos Sistemas Computacionais (cont)
USUÁRIOS
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Sistemas Distribuídos:
Implementados a partir da década de 1970;
Os terminais de usuários evoluíram para mini e microcomputadores de bom
desempenho e baixo custo;
Surgiram novas arquiteturas de sistemas, onde a “inteligência” passou a ser
distribuída pelo sistema, possibilitando aumento de velocidade de
processamento, melhor modularidade e compartilhamento de recursos.
Sistema de
Comunicação
1.2) Evolução dos Sistemas Computacionais (cont)
MCU
ImpressoraDisco
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Estrutura formada por um arranjo topológico e constituída por:
Módulos Processadores (MP), que efetuam a interface usuário/rede, executando
trabalhos em modo local ou de forma distribuída;
Enlaces, que são conexões físicas que estabelecem o meio de transmissão que
interligam os vários usuários;
Nós da rede, que são dispositivos que proporcionam e gerenciam os caminhos dentro
da rede para interconexão entre os vários Módulos Processadores.
1.3) Redes de Computadores
Enlaces
MP1
SWITCH
FR
MP2
MP3
MP4
Nós
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Disponibilização plena de recursos: Programas, equipamentos e dados
disponíveis para todos na rede, independente da localização física de recursos
e usuários;
Confiabilidade: Arquivos importantes e/ou muito usados, podem ser
replicados em dois ou mais computadores (redundância);
Redução de custos: Ao se duplicar recursos ou compartilha-los, evita-se
ter que ter várias cópias de um mesmo objeto. Por exemplo, compartilhamento
de impressora ou gravador de cds.
Escalabilidade: Pode-se aumentar a performance do sistema
gradualmente, de acordo com o crescimento da demanda, acrescentando
recursos mais poderosos à rede;
Convergência: Manipulando as informações de forma totalmente digital, é
possível integrar em uma única plataforma os mais diversos serviços, tais
como voz, dados e imagens.
1.4) Vantagens na utilização das Redes de Computadores
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Em função da dimensão da área geográfica a ser atendida por uma rede (distância entre MP´s), a mesma pode ser classificada em:
LAN (Local Area Network): Rede Local;
MAN (Metropolitan Area Network): Rede Metropolitana;
WAN (Wide Area Network): Rede Distribuída.
1.5) Classificação das Redes de Computadores
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LAN (Local Area Network)
É uma rede que permite a interconexão de equipamentos de
comunicação de dados em uma pequena região delimitada geralmente
por uma sala, empresa, escritório, prédio ou campus.
Características:
Pequeno alcance (de centenas de metros a algumas dezenas de
quilômetros);
Geralmente de propriedade privada;
Altas taxas de transmissão (atualmente de 10 Mbps a 1 Gbps);
Baixas taxas de erro ( BER de 10-8 a 10-11).
1.5) Classificação das Redes de Computadores (cont)
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MAN (Metropolitan Area Network):
É uma rede que permite a interconexão de equipamentos de comunicação
de dados em uma região metropolitana geralmente composta por um
centro urbano com grande demanda de serviços.
Características:
Médio alcance (de várias dezenas a centenas de quilômetros);
De propriedade de pequenas ou médias operadoras (públicas ou
privadas);
Altas taxas de transmissão (atualmente de 1 a 2.4 Gbps);
Utilizam-se principalmente de fibras ópticas e eventualmente de
enlaces de rádio.
1.5) Classificação das Redes de Computadores (cont)
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WAN (Wide Area Network):
É uma rede que permite a interconexão de equipamentos de
comunicação de dados através de longas distâncias, geralmente
interligando cidades, países ou continentes.
Características:
Grande alcance (de várias centenas a milhares de quilômetros);
Geralmente de propriedade de grandes operadoras (públicas ou
privadas);
Baixas taxas de transmissão (de 64 Kbps a 2 Mbps, chegando hoje a
Gbps);
Por questões de confiabilidade é importante o estabelecimento de
caminhos alternativos.
1.5) Classificação das Redes de Computadores (cont)
FRAD – Frame Relay Access Devices
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Multiponto:
Cada enlace se conecta a três ou mais pontos da rede;
Exemplo:
Barramento;
Ponto a Ponto:
Cada enlace se conecta a apenas dois pontos da rede;
Exemplos:
Estrela;
Anel;
FRAD – Frame Relay Access Devices
1.6) Topologias das Redes de Computadores
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Barramento:
1.6) Topologias das Redes de Computadores (cont)
FRAD – Frame Relay Access Devices
MP1 MP4 MPN
Barramento (físico e lógico)
MP2 MP3
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Estrela:
1.6) Topologias das Redes de Computadores (cont)
FRAD – Frame Relay Access Devices
MP1
MP4MPN
Nó Comutador
MP2
MP3
MP5MP6
MP7
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Anel:
1.6) Topologias das Redes de Computadores (cont)
FRAD – Frame Relay Access Devices
MP1
MP4
MPN
MP2
MP3
MP5
MP6
MP7
1) Introdução: Conceitos básicos.1) Introdução: Conceitos básicos. 15
Ciência da Computação – Redes de Computadores
Definição:
Milhões de usuários interconectados através
de um conjunto de redes, cujos componentes
básicos são:
Elementos de computação associados aos
usuários. São os hosts ou sistemas finais (pc’s,
estações de trabalho, servidores, telefones
digitais, eletrodomésticos, etc). executando
aplicações distribuídas
Enlaces de comunicação formados por fibra
óptica, cabos de cobre, enlaces de rádio ou
satélite
Roteadores são os elementos que enviam
pacotes (blocos) de dados através da rede.
Roteador Estação fixa
ServidorEstação móvel
ISP local
redecorporativa
ISP regional
1.7) Um exemplo real, A INTERNET.
ISP – Provedor de Serviços de Internet
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Protocolos: controlam o envio e a
recepção de mensagens.
Exemplos:TCP, IP, HTTP, FTP, PPP
Internet: “rede de redes”
Fracamente hierárquica
Internet pública e Internets
privadas (intranets)
Internet standards:
RFC: Request for comments
IETF: Internet Engineering Task
Force
1.7) Um exemplo real, A INTERNET. (cont)Roteador Estação fixa
ServidorEstação móvel
ISP local
redecorporativa
ISP regional
ISP – Provedor de Serviços de Internet
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Infraestrutura de comunicação
permite aplicações distribuídas:
WWW, email, games, e-
commerce, database, chat;
Serviços de comunicação
oferecidos:
Sem conexão;
Orientado à conexão.
Roteador Estação fixa
ServidorEstação móvel
ISP local
redecorporativa
ISP regional
1.7) Um exemplo real, A INTERNET. (cont)
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Protocolos humanos:
“Que horas são?”
“Eu tenho uma pergunta”
Apresentações sociais
… para mensagens específicas
enviadas, especificas ações são
tomadas quando as mensagens são
recebidas...
Protocolos de rede: Máquinas ao invés de
humanos; Toda a atividade de
comunicação na Internet é governada por protocolos;
Protocolos são procedimentos que definem os formatos,
ordem das mensagens enviadas e recebidas pelas entidades
de rede e as ações a serem tomadas na transmissão e
recepção destas mensagens
1.8) Mas, afinal, o que seria um Protocolo ?
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Um protocolo humano e um protocolo de rede de computadores:
Alô
Alô
Que horas são?
2:00
TCP pedido deconexão
TCP resposta de conexão
Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm
<arquivo>tempo
1.8) Mas, afinal, o que seria um Protocolo ? (cont)
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O menor servidor Web do mundohttp://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html
Torradeira e previsão do tempo pela Webhttp://dancing-man.com/robin/toasty/
Porta-retrato IPhttp://www.ceiva.com/
1.9) “Aplicações” Internet