Conceitos básicos 01

Ano lectivo 2005/2006

REDES DE COMPUTADORES

Redes de Computadores3º Ano / 1º SemestreEng. Electrotécnica

2 Redes de ComputadoresConceitos básicos de Redes de Dados

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Sumário� Sumário� Perspectiva evolutiva das redes telemáticas� Tipos de redes� Internet, Intranet e Extranet� Aplicações telemáticas� Arquitecturas de comunicação� Sistemas de Cablagem� Tecnologias de Comunicação� Equipamentos� Planeamento e Projecto� Exemplos práticos de aplicação


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Perspectiva histórica

� Inicio ‘60 – RS232 – 1 kbps/10 kbps� Meados ‘70 – RS422 – 100 kbps/ >1 Mbps� Inicio ’80 – Ethernet – 10 Mbps Ethernet� Meados ’80 – Token Ring – 4 Mbps/16 Mbps� Finais ’80 – FDDI – 100 Mbps� Inicio ’90 – Fast Ethernet – 100 Mbps� Meados ’90 – ATM – 155 Mbps/622 Mbps ATM� Finais ’90 – Gigabit Ethernet – 1 Gbps


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Perspectiva futura

� 2000 – 2010– ATM – 2,4 Gbps– Ethernet – 10 Gbps

� ≈ 2020 – 1 Tbps 1 Tbps


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Outras evoluções

� Protocolos mais– robustos– leves– adaptativos

� Qualidade de serviço (QoS)� Diversos media� Médio prazo: redes inteiramente ópticas

(comutação óptica)


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Redes de computadoresObjectivos� Partilha de recursos – disponibilizar todos os programas, dados e

equipamentos a toda a gente na rede sem ligar à localização física do recurso e do utilizador.

� Fiabilidade elevada – os recursos podem estar replicados em várias máquinas para que, no caso de uma delas falhar, o recurso continue disponível.

� Diminuir os custos – os computadores pequenos têm uma razão preço/eficiência melhor que os grandes. Os mainframe são dez vezes mais rápidos que os micro-computadores mas custam mil vezes mais. A partilha de recursos, evita a sua duplicação.

� Comunicação entre utilizadores – os utilizadores da rede podemtrocar informação sem ser necessário utilizar outros meios de comunicação tais como as telecomunicações ou os correios.


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Redes de computadoresAplicações� Acesso remoto a programas – os utilizadores podem utilizar os

programas sem ser necessário a sua duplicação e a sua instalação na máquina local. Isto é bastante importante para programas que estão a ser constantemente modificados e programas que só são executadosem máquinas com grande necessidade de processamento.

� Acesso remoto a base de dados –aceder à base de dados sem haver a necessidade da sua duplicação (difícil se for enorme e difícil de propagar as alterações) e sem haver a necessidade do utilizador se deslocar.

� Redes informáticas como meio de comunicação – troca de correio electrónico entre pessoas bem como a possível troca de voz e de vídeo. A distinção entre redes informáticas e redes de telecomunicações é cada vez mais ténue. Os operadores de telecomunicações já oferecem serviços que antes só eram fornecidos por redes informáticas.


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Componentes da rede� Sistemas computacionais – computadores pessoais, estações de trabalho,

impressoras de rede, aparelhos de interligação, etc. Os periféricos simples tais como discos e impressoras normais podem ser partilhados pelos computadores mas não são sistemas computacionais.

� Adaptadores de rede – efectuam as funções de hardware que permitem dotar os sistemas computacionais com capacidade de comunicação física. Os sistemas computacionais podem conter o adaptador de rede ou virem preparados para o poderem incluir.

� Sistema de cablagem – canal de comunicação entre os sistemas que pode ser implementado por cabos físicos, cabos eléctricos ou ópticos, mas também por sistemas sem fio, microondas, infravermelhos, etc. Incluí também as ligações aos adaptadores de rede.

� Software de rede – efectua as funções de alto nível necessárias para haver comunicação entre os sistemas computacionais. Software adicionado ao sistema operativo para acrescentar ao sistema computacional a capacidade de comunicação em rede.


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Na era Mainframe:� No inicio o ambiente de empresa era constituído por um ou

mais computadores de grande porte - “Mainframe.”� No Mainframe o administrador tinha o controlo total de

tudo o que se passava ao nível informático dentro da empresa.

� Num único sistema ou computador o administrador tinha formas de monitorar de perto:

– o espaço em disco, – o CPU disponível, – o número de utilizadores presentes,– o tempo de resposta das transacções,– etc.

Evolução das redes


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resSeguiu-se a era PC:

� Cada PC continha tudo o que era necessário para um utilizador trabalhar.

� O ambiente de empresa tornou-se num conjunto de ilhas computacionais.

� A anarquia proliferou, com imensos pontos fracos:– Muita administração de sistemas repetitiva, efectuada pelos próprios

utilizadores finais,– Backups eram feitos pelos utilizadores quando estes se lembravam!– A segurança da informação na empresa desceu para o nível mais baixo.– Muito complicado monitorar a disponibilidade e o comportamento dos

serviços oferecidos, por isso a maioria das vezes não se efectua.

Evolução das redes (cont.)


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res� As organizações com um modelo computacional assente

em vários PCs autónomos cedo se aperceberam da necessidade de os interligar.

Com o aparecimento das redes consegui-se:– Redução de custos com a partilha de recursos;– Distribuição mais rápida e eficiente da informação;– Melhoria da capacidade de resposta da organização;– Melhoria da fiabilidade do sistema informático.



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Redes locais de computadores


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resNa era Servidor:

� Assistiu-se a uma migração dos sistemas distribuídos anárquicos em direcção aos sistema baseados em arquitecturas cliente - servidor.O servidor como “HUB” de informação.

Evolução dos Sistemas Distribuídos


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O modelo cliente servidor

� Aplicações Cliente-servidor - Funcionam em ambiente de rede local, onde existem dois tipos de computadores:– Os computadores clientes– O(s) computador(es) servidor(es)

� Os servidores são computadoresmais potentes, normalmente com sistema operativo que suporteprocessamento paralelo (UNIX, NT).


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Redes: Classificação

� As redes de comunicação podem ser classificadas segundo um ou mais critérios– por exemplo, o débito, a topologia, os meios físicos, a

tecnologia de suporte e/ou o ambiente a que se destinam.

� Uma das classificações mais frequentes baseia-se na área abrangida pela rede.


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Redes de área Local (LAN’s)

� Redes locais (Local Area Network, LAN) – a área abrangente pode ser uma sala, um piso, um edifício ou um conjunto de edifícios próximos (campus).

– Utiliza um sistema de cablagem próprio e como tal são caracterizadas por débitos elevados e taxas de erro desprezáveis.


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Redes Locais - LANsRedes LAN:

– Operam numa área limitada– Permitem acessos múltiplos e larguras de banda elevadas– Redes privadas– Permitem ligação permanente aos serviços locais– Interligam dispositivos na mesma área local

Usam:


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Redes MAN� Redes MAN (Metropolitan Area Network, MAN)

– neste caso a área abrangente é uma área metropolitana. Normalmente a implementação destas redes é feita recorrendo a meios físicos externos à organização.

– Existem duas situações em que tal pode não acontecer: se a organização utilizar tecnologias sem fio ou se a organização for uma operadora de telecomunicações.


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Redes de àrea alargada (WAN)

� Redes alargadas (Wide Area Network, WAN)– a área abrangente pode ser um conjunto de cidades,

um país, um continente ou mesmo todo o planeta. – Normalmente só é implementada por operadores de

telecomunicações. – O atraso de propagação pode ser crítico e a débitos

elevados as taxas de erro pode ser consideráveis.


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Redes Alargadas - WANsRedes WAN:

– Operam numa área alargada– Permitem acesso sobre interfaces série que operam geralmente a baixas

velocidades– Fornecem ligação permanente ou por períodos limitados– Interligam dispositivos separados por longas distâncias

Usam:


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Redes de Área Alargada� Algumas tecnologias comuns à WAN são:

– modems– ISDN (Integrated Services Digital Network)– xDSL (Digital Subscriber Line)

– Frame relay– ATM (Asynchronous Transfer Mode)– SDH (Synchronous Digital Hierarchy) – SONET (Synchronous Optical Network)


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Classificação: áreas restritasPara áreas restritas também existem estas duas

classificações:� Redes de área pessoal – Personal Area Networks, PAN

– utilizam tecnologias de comunicação sem fios para interligar computadores, periféricos e equipamentos de voz numa área restrita.

� Redes de armazenamento (Storage Area Networks, SAN)

– destinam-se à interligação de grandes computadores e dispositivos de armazenamento de massa. Utilizam normalmente tecnologias de comunicação a muito alto débito.


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Novos conceitosA criação de redes distintas utilizando o mesmo suporte

físico conduziu a dois novos conceitos:

� Redes privadas virtuais (Virtual Private Network, VPN)– sobre uma mesma WAN ou MAN podem existir várias VPNs

independentes.

� Redes locais virtuais (Virtual Local Area Network, VLAN)

– sobre a mesma LAN podem existir várias VLANs independentes. A constituição de VLANs pode justificar-se por questões organizacionais, questões de segurança ou questões de compartimentação de tráfego.


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Largura de banda digital


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Largura de banda digital - Throughput

Throughput <= Largura de banda digital do meio

Factores que afectam o Throughput:– A máquina onde trabalha– O servidor onde vai buscar informação– Os utilizadores da sua rede– O encaminhamento entre redes– Todas as redes por onde a seus dados passam– O tipo de dados a transferir– A hora do dia


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Largura de banda digital - Tempos de transferência

O melhor download:

S= Tamanho do ficheiro a transmitirLB = Largura de banda MáximaT = Tempo de transferência


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Largura de banda digital -Tempos de transferência

O download típico:

S= Tamanho do ficheiro a transmitirP = Throughput realT = Tempo de transferência


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Largura de banda digital -Tempos de transferência

Qual é a transferência mais rápida?1 – Enviar o conteúdo de uma disquete(1.44MB) por ISDN (128kbps)2 – Enviar o conteúdo de um disco de 10GB por uma linha OC – 48 (2.488 Gbps)

1 ou 2 ?


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Largura de banda digitalImportância da largura de banda

– É finita– Pode poupar dinheiro– É a medida chave no projecto e na performance de

uma rede– É a chave para compreender a Internet– A procura por maiores de larguras de banda cresce

constantemente


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Internet

� Rede de interligação de redes� Maior rede informática existente actualmente� Escala planetária� Acesso a variado leque de serviços:

– Repositórios de informação – W W W– Correio electrónico– News


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Intranet

� “Internet privada”� Rede privada que utiliza tecnologias da Internet� Ligada ou não à Internet� Firewall – mecanismo de protecção, impede

acesso externo


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Intranet (Cont.)


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Extranet

� Ligação de Intranets cooperantes� Interligação recorrendo a:

– Redes privadas– Internet – necessidade de garantir segurança e

confidencialidade� Zonas privadas a cada uma das Intranets� Zonas “públicas” – acessíveis em todas as

Intranets que fazem parte da Extranet


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Aspectos importantes para o projecto de redes

� Aplicações telemáticas� Arquitecturas de comunicação� Sistemas de cablagem� Tecnologias de redes� Equipamentos� Gestão� Segurança

Conceitos básicos 01

Engineering

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