Redes de Computadores Conceitos Básicos€¦ · Computadores Grandes Porte ... Terminais Burros...
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Redes de ComputadoresConceitos Básicos
Prof. Luís [email protected]
http://lrodrigo.lncc.br2012/1 - 2012.02.23
Conteúdo ProgramáticoUNIDADE 1: Contexto e aspectos gerais de redes de computadores
1.1 - O que é a Internet?1.2 - Sistemas finais, clientes e servidores.1.3 - Serviços orientados e não orientados à conexão.1.4 - Comutação por Circuitos e por Pacotes. Multiplexação.1.5 - As Camadas de Protocolos: Modelo OSI e TCP/IP.1.6 - ISPs e backbones da Internet
UNIDADE 2: Camada física2.1 - Conceitos Básicos - redes de acesso
2.1.1 - Taxa de transmissão2.1.2 - Atraso e Perda em Redes
2.2 - Principais meios físicos de transmissão2.2.1 - Par trançado2.2.2 - Cabo coaxial2.2.3 - Fibra ótica2.2.4 - Rádio celular e satélite
2.3 - Interface com o meio físico (placas de rede, modems, rádio)
Conteúdo Programático
UNIDADE 3: Camada de enlace de dados3.1 - Funções da camada de enlace de dados3.2 - Detecção e correção de erros3.3 - Protocolos de enlace de dados
3.3.1 - Protocolos de divisão de canal3.3.2 - Protocolos de acesso aleatório3.3.3 - Protocolos de revezamento
3.4 - Endereços LAN e ARP
UNIDADE 4: Subcamada de acesso ao meio4.1 - Protocolos de acesso múltiplo
4.1.1 - Padrão IEEE 802.34.1.2 - Hubs, Pontes e Comutadores.4.1.3 - Redes sem Fio (IEE 802.11)4.1.4 - FDDI4.1.5 - Redes ATM4.1.6 - X25, Frame Relay e PPP.
Bibliografia
1. KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de computadores e a Internet: uma abordagem top-down. São Paulo: Pearson, 2006.
2. TANENBAUM, Andrews S. Redes de computadores. 5. ed. Rio de Janeiro: Campus, 1999.
3. COMER, Douglas E. Redes de computadores e Internet. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2001.
4. SOARES, Luiz Fernando Gomes; LEMOS, Guido; COLCHER, Sérgio. Redes de computadores: das LANS MANs e WANS as redes ATM. 2. ed. Rio de Janeiro: Campus, 2002.
Histórico dasRedes de Computadores
Histórico
Anos 50-60 ✔ Computadores Grandes Porte✔ Sistemas Batch
Anos 60-70 ✔ Time-sharing ✔ Terminais Burros
ligados a um sistema central
Histórico
Anos 70-80 ✔ Processamento distribuído ✔ Surgimento dos micros ✔ Conceito de Rede de Computadores
Histórico
Anos 90 até os dias atuais
✔ Redes de Alta Velocidade
(ATM / FDDI / GigaEthernet)
✔ Internet Comercial - Brasil
✔ Internet Faixa Larga - Brasil
✔ (A)DSL - Telefonia
✔ HFC – TV à cabo
✔ Radio
Histórico
O que é a Internet
O que é a Internet
- A internet é uma rede composta basicamente dos seguintes elementos ISP local
redecorporativa
ISP regional
roteador estaçãoservidor
móvel
O que é a Internet
- Milhões de elementos de computação interligados: hosts, sistemas finais
– pc’s, estações de trabalho, servidores
– telefones digitais, torradeiras de pão, etc.
- Cada um executando várias aplicações distribuídas
ISP local
redecorporativa
ISP regional
roteador estaçãoservidor
móvel
O que é a Internet
Vários Enlaces de comunicação– fibra, cobre, rádio,
satelite
• Vários Roteadores: enviam pacotes (blocos) de dados através da rede
ISP local
redecorporativa
ISP regional
roteador estaçãoservidor
móvel
• Protocolos: controlam o envio e a recepção de mensagens– IPv4, IPv6, ICMP, IGMP– TCP, UDP– PPP, PPPoE– HTTP, FTP, SMTP, POP3
ISP local
redecorporativa
ISP regional
routeador estaçãoservidor
móvel
O que é a Internet
• Internet standards– RFC: Request for
comments– IETF: Internet
Engineering Task Force
ISP local
redecorporativa
ISP regional
routeador estaçãoservidor
móvel
O que é a Internet
• Internet: “rede de redes”– fracamente hierárquica– Internet pública e
Internets privadas (intranets)
ISP local
redecorporativa
ISP regional
routeador estaçãoservidor
móvel
O que é a Internet
Aplicações IP “quentes”
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/
Moldura IP para retratoshttp://www.ceiva.com/
Serviços da Internet
• Infraestrutura de comunicação permite aplicações distribuídas:– WWW, email, games, e-
commerce, database, chat• Serviços de comunicação
oferecidos:– sem conexão– orientado à conexão
O que é um protocolo?
Protocolos humanos:● “Que horas são?”● “Eu tenho uma pergunta”● Apresentações
… especificas msgs enviadas
… especificas ações tomadas quando msgs são recebidas ou outros eventos
Protocolos de rede:● máquinas ao invés de
humanos● toda a atividade de
comunicação na Internet é governada por protocolos
protocolos definem os formatos, ordem das msgs enviadas e recebidas pelas entidades de rede e ações a serem tomadas na transmissão e recepção
de mensagens
um protocolo humano e um protocolo de rede de computadores:
Alô
AlôQue horas
são?2:00
TCP pedido deconexão
TCP resposta de conexãoGet http://gaia.cs.umass.edu/index.htm
<arquivo>tempo
O que é um protocolo?
Uma visão mais de perto da estrutura da rede:
• Borda da rede: aplicações e hosts
• Núcleo da rede: – roteadores– rede de redes
• Redes de acesso, meios físicos:
enlaces de comunicação
As bordas da rede
• Sistemas finais (hosts):– executam programas de aplicação– e.g., WWW, email– localizam-se nas extremidades da rede
• Modelo cliente/servidor– o cliente toma a iniciativa enviando
pedidos que são respondidos por servidores
– e.g., WWW client (browser)/ server; email client/server
• Modelo peer-to-peer:– Prevê simetria de comunicação– e.g.: teleconferêcia
O núcleo da rede● Malha de roteadores interconectados
• A questão fundamental: como os dados são transferidos através da rede?
– Comutação de circuitos: • usa um canal dedicado para
cada conexão. Ex: rede telefônica
– Comutação de pacotes: • dados são enviados em “blocos”
discretos, na base FIFO
Principais Classificações
Principais ClassificaçõesPrincipais Classificações
WAN – Redes Geograficamente DistribuídasWAN – Redes Geograficamente Distribuídas✔ Longo AlcanceLongo Alcance✔ Normalmente PublicasNormalmente Publicas✔ Grande quantidade de enlacesGrande quantidade de enlaces✔ Custo elevadoCusto elevado
MAN - Redes MetropolitanasMAN - Redes Metropolitanas✔ Surgiram com o padrão IEEE 802.6Surgiram com o padrão IEEE 802.6✔ Interligam várias redes LocaisInterligam várias redes Locais
Principais ClassificaçõesPrincipais Classificações
LAN - Redes Locais LAN - Redes Locais ✔ Origem em 1970Origem em 1970✔ Altas Taxas de TransmissãoAltas Taxas de Transmissão✔ Baixas Taxas de ErroBaixas Taxas de Erro✔ Curtas Distancias Curtas Distancias
Principais ClassificaçõesPrincipais Classificações
Parâmetros de Compração
Parâmetros de ComparaçãoParâmetros de Comparação
Custo Interfaces de Rede
Enlace de Dados Equipamentos Diversos
Retardo Retardo de Acesso Retardo de Transmissão R. Transferência = (R. Acesso / R. Transm.)
Parâmetros de ComparaçãoParâmetros de Comparação
Desempenho (Capacidade Efetiva de Transmissão) Capacidade Efetiva � Utilização Efetiva
Confiabilidade Modularidade Compatibilidade
Topologias
TopologiasTopologias
Tipos de Ligação Física
Ponto a Ponto
Multiponto
Tipos de Comunicação
TopologiasTopologias
Topologia Totalmente Ligada (WAM)✔ Todas os nós se conectam diretamente✔ Ligações Ponto a Ponto✔ Elevado Custo✔ Elevada Confiabilidade✔ Nº de Ligações = N (N-1) / 2
✔ Onde: N = número de estações
TopologiasTopologias
TopologiasTopologias
Topologia em Anel (WAM)Topologia em Anel (WAM)✔ Menor quantidade de Menor quantidade de EnlacesEnlaces✗ Menor Menor CustoCusto✗ Baixa Baixa ConfiabilidadeConfiabilidade✗ Não possui Não possui caminhos alternativoscaminhos alternativos
TopologiasTopologias
Topologia em Grafo (WAM)Topologia em Grafo (WAM)✔ Menor quantidade de Menor quantidade de EnlacesEnlaces✔ ConfiabilidadeConfiabilidade Aceitável Aceitável✔ Possui Possui caminhos alternativoscaminhos alternativos
TopologiasTopologias
Topologia em Estrela (LAN)Comunicação Centralizada;
Modularidade e Expansibilidade relacionados ao nó central;
Baixa Confiabilidade.
TopologiasTopologias
TopologiasTopologias
Topologia em Anel (LAN)✔ Caminho Circular Fechado;✔ 2 formas de se manipular as mensagens;✔ Uso de Repetidores (inteligentes ou não);✔ Falha de um repetidos pode parar toda a rede.
TopologiasTopologias
✔ Func dos Repetidores Inteligentes :
TopologiasTopologias
Topologia em Anel (LAN) Modos de Operação dos Repetidores
TopologiasTopologias
Topologia em Anel (LAN)✔ Uso de Concentradores✔ Uso de um Anel Simples
✔ Uso de um Anel Duplo✔ Maior Confiabilidade
TopologiasTopologias
Topologia em Barra (LAN)Conexão Multiponto;
Operam em modo Promíscuo; Mensagens por Difusão; Multiplexação do Tempo; Uso de transceptores
(transmissor e receptor) ; Problema da Impedância
TopologiasTopologias
TopologiasTopologias
Topologia em Barra (LAN) Uso de Concentradores.
TopologiasTopologias
Hub e Switches
HUB
Usados como Concentradores;Broadcast;
Geram muita colisão; Sem isolamento de tráfego Não configurável.
Hub e SwitchesHub e Switches
Switch
Usados como Concentradores; Comunicação “ponto-a-ponto”; “Não” gera colisão; Com isolamento de Trafego Configurável.
Hub e SwitchesHub e Switches
Comutação
Comutação
✔ Tipos de Comutação:✔ De Circuitos:
✔ Dividido em Fases ( Estabelecimento, Transferência
Desconexão);✔ Alocação de uma canal dedicado;✔ Gera desperdício.
✔ De Mensagens:✔ Não há alocação de Canal;✔ Geração de filas;✔ Memória para armazenamento das mensagens
Comutação
✔ Tipos de Comutação:
✔ De Pacotes
✔ Divisão da “mensagens” em “pacotes”;✔ Sem alocação de canal;✔ Menor necessidade de memória;✔ Pacotes podem chegar fora de ordem.
Comutação
Tipos de Comutação:✔ De Circuitos – Relacionamento das Fases:
Comutação
Tipos de Comutação:✔ De Circuitos – Exemplo de Funcionamento
Comutação
Tipos de Comutação:✔ De Mensagens
Comutação
Tipos de Comutação:✔ De Pacotes
Multiplexação
Multiplexação✔ Tipos de Multiplexação:
✔ Multiplexação na Freqüência (FDM):
✔ Filtrar Sinais;
✔ Modulação dos Sinais;
✔ Envio dos Sinais.
✔ Multiplexação no Tempo (TDM)
✔ Divisão do tempo em Slots;
✔ Só pode transmitir quando chegar o slot;
✔ O sinal é enviado sem ser alterado.
Multiplexação✔ Multiplexação na Freqüência (FDM):
Hz
.s
94Hz
Sinal 2Hz
.s
15Hz
Sinal 1
Hz
.s
02Hz
Sinal 3
Hz
.s
15Hz
Sinal Enviado
94Hz
02Hz
Multiplexação
Multiplexação na Freqüência (FDM):
Técnicas de Modulação de Sinais:
Multiplexação
Multiplexação no Tempo (TDM):✔ TDM Síncrono
Multiplexação Multiplexação no Tempo (TDM):
✔ TDM Assíncrono
RM/OSIe
TCP/IP
Modelo OSI e TCP/IP
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ISPs e backbones da Internet
ISPs e backbones da Internet
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