REDES DE COMPUTADORES - Tecnologia da … as camadas do modelo OSI e descrever os serviços de cada...

REDES DE COMPUTADORES

UNINGÁ – UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR INGÁFACULDADE INGÁCIÊNCIA DA COMPUTAÇÃOREDES DE COMPUTADORES

Profº Erinaldo Sanches Nascimento

Redes de Computadores 2

Objetivos

● Definir a terminologia básica das redes de computadores.

● Reconhecer os componentes individuais do quadro geral das redes de computadores.

● Esquematizar as conexões básicas de rede.

● Definir o termo “convergência” e descrever como ele se aplica a redes de computadores.


● Citar as razões para utilizar uma arquitetura de rede e explicar como elas se aplicam aos sistemas de rede atuais.

● Listar as camadas do conjunto de protocolos TCP/IP e descrever os serviços de cada camada.

● Listar as camadas do modelo OSI e descrever os serviços de cada camada.

● Comparar o conjunto de protocolos TCP/IP e o modelo OSI e listar suas diferenças e semelhanças.


Introdução

● Alguém já usou uma rede de computadores hoje?– Dispositivos GPS

– Lojas varejistas on-line

– Caixas eletrônicos 24 horas

– Televisão a cabo

– Sistema telefônico


Redes de Computadores

● É um interconexão de computadores e equipamentos de computação que usa fios ou ondas de rádio e pode compartilhar dados e recursos computacionais.– Redes de computadores sem fio: ondas de rádio,

radiotransmissão, micro-ondas ou transmissão por satélite.


● Redes pessoais (PANs): notebooks, assistentes pessoais (PDAs) e conexões sem fio.

● Redes locais (LANs): sala, andar em um prédio, um prédio ou campus.

● Redes metropolitanas (MANs): interconectam empresas com outras empresas e com a internet.

● Redes de longa distância (WANs): abrangem estados, países e o mundo.


Dados e Sinais

● Dados: informações que podem ser traduzidas de uma forma mais adequada para armazenamento, transmissão e cálculo.

● Sinais: são utilizados para transmitirem dados● Tanto os dados quanto os sinais podem ser

analógicos ou digitais.


Transmissão de dados Sinal Conversão

analógico analógico Direta, simples

digitais digitais Direta, simples

digitais analógicosModular os dados digitais (modem e sistema telefônico)

analógicos digitaisModelados e digitalizados (digitalizador ou codec)


Multiplexação e Compressão

● Multiplexação: transmissão de sinais múltiplos em um meio.

● Compressão: técnica que comprime dados em um pacote menor, reduzindo a quantidade de tempo e espaço necessário para a transmissão de dados.


● Estações de trabalho: computadores pessoais/microcomputadores (desktops, notebooks, netbooks, dispositivos de mão, etc.) em que existem usuários.

● Servidores: computadores que armazenam software de rede e arquivo de uso compartilhado ou privado.


● Comutadores (switches): pontos de junção dos fios que interconectam as estações de trabalho.

● Roteadores: dispositivos de conexão entra as redes locais e as redes de longa distância


● Nós: dispositivos computacionais que permite a estações de trabalho se conectarem à rede e tomarem as decisões sobre onde rotear um dado.

● Linha de transmissão de alta velocidade● Sub-rede ou nuvem: consiste em nós e linhas

de transmissão agrupados em uma unidade coesa.


Redes de Comunicação

● Microcomputador - rede local.● Microcomputador – internet.● Rede local – rede local.● Rede pessoal – estação de trabalho.● Rede local – rede metropolitana.● Rede local – rede de longa distância.


● Rede de longa distância – rede de longa distância.

● Sensor – rede local.● Satélite e micro-ondas.● Telefones celulares.● Terminal/microcomputador – computador

mainframe.


Conexões microcomputador – rede local

● A conexão de rede mais comum hoje.– Empresas

– Ambientes acadêmicos

– Residências.

● Microcomputador: computador pessoal, PC, desktop, laptop, notebook, netbook, estação de trabalho.

● LAN: compartilha software e periféricos.


● Sistema cliente/servidor.● Um usuário emite uma solicitação para algum

tipo de dado ou serviço.– Registro de banco de dados de um servidor de

banco de dados

– Recuperar uma mensagem de e-mail de um servidor de e-mails.

● O servidor atende a solicitação e devolve os resultados ao cliente.


● Conexão sem fio– Uma estação de trabalho ou notebook usa um

dispositivo de comunicação sem fio (frequência de rádio) para enviar dados a um ponto de acesso sem fio e receber dados desse ponto.


Conexões Microcomputador-Internet

● Cresce constantemente.● Conecta à internet utilizando um modem e um

serviço telefônico discado (56 kbps).● Comunicação com a internet usando modem

discado ou DSL.– ISP – provedor de serviço de internet.

– A internet “fala” somente TCP/IP


Conexões Rede Local-Rede Local

● Rede local é padrão nos ambientes de negócios e acadêmico.

● As organizações precisam dos serviços de várias redes locais.– O departamento de pesquisa compartilhar sua

impressora laser colorida com o departamento de marketing.


● Comutador:Comutador: pode filtrar o tráfego não desejado para a rede vizinha, reduzindo, desse modo, a quantidade total de fluxo de tráfego.


Conexões Rede Pessoal-Estação de Trabalho

● Criada no fim dos anos 1990.● Transmissão sem fio:Transmissão sem fio: uma pessoa pode

transferir voz, dados e música de dispositivos de mão para outros dispositivos como estações de trabalho.– Um usuário pode fazer o download de dados de

uma estação de trabalho para um dispositivo portátil.


Conexão Rede Local – Rede Metropolitana

● Surgiu no final do século XX.● Forma de rede que interconecta empresas em

uma área metropolitana.● Utiliza ligações de fibra óptica a velocidades

extremamente altas.● MAN (rede metropolitana): é uma rede de alta

velocidade que interconecta várias redes locais em uma região geograficamente próxima.


As redes metropolitanas são um cruzamento entre redes locais e redes de longa distância. Elas podem transferir dados em velocidades rápidas de LAN, mas em regiões geográficas

mais amplas que as geralmente associadas com uma rede local.


Conexões Rede Local – Rede de Longa Distância

● Se um usuário conectado a uma rede local deseja acessar a internet, a rede local do usuário tem de possuir uma conexão com a internet.

● O roteador é empregado para conectar essas duas redes.

● Roteador:Roteador: converte os dados da rede local em dados da rede de longa distância. Também executa funções de segurança e deve ser programado para aceitar ou rejeitar certos tipos de pacotes de dados de entrada e saída.


Conexões Rede de Longa Distância – Rede de Longa Distância

● Internet:Internet: não é uma rede única, mas um grupo de milhares de redes.

● Pacote de dados:Pacote de dados: para viajar qualquer distância pela internet vai passar por várias redes de longa distância.

● Roteadores de alta velocidade:Roteadores de alta velocidade: dispositivos especiais que fazem o roteamento de tráfego de dados rápida e eficientemente.


● Endereço IP:Endereço IP: um endereço de rede é extraído, uma decisão é feita e o pacote de dados é encaminhado para o segmento da próxima área de longa distância.– A decisão de roteamento é feita roteador após

roteador, movendo os dados até seu destino final.


Conexões Sensor – Rede Local

● A ação de uma pessoa ou de um objeto aciona um sensor conectado a uma rede.– Semáforo para conversão à esquerda.

– Linhas de montagem.

– Dispositivos robóticos de controle.

– Controles de temperatura de forno.

– Equipamentos de análise química.


Conexões de Satélite e Micro-ondas

● São tecnologias em contínuo desenvolvimento utilizadas em várias aplicações.– TV digital por satélite

– Meteorologia

– Operações de inteligência

– Telefonia marítima móvel

– Sistemas de navegação GPS

– E-mail, mensagens de texto sem fio e sistemas mundiais de telefonia móvel

– Videoconferência


Conexões de Telefonia Celular

● Um PDA (assistente pessoal de mão) tem um modem instalado, que transmite os dados do PDA por uma rede telefônica sem fio a um centro de comutação de telefonia sem fio.

● O centro de comutação então transfere os dados do PDA pela rede pública telefônica ou por meio de uma conexão pela internet.


Conexão Terminal/Microcomputador – Computador Mainframe

● Durante as décadas de 1960 e 1970.– Utilizavam terminais burros

● Ambiente de escritório, produtivo e acadêmico.● Sistemas ainda utilizados para aplicativos de

pergunta/resposta, aplicativos interativos e aplicativos de registro de dados.


● Terminal de computador:Terminal de computador: dispositivo composto de teclado, tela, sem capacidade de armazenamento não volátil e com capacidade de processamento pequena, se tanto.

● Protocolos:Protocolos: conjunto de regras utilizadas por dispositivos de comunicação.

● Os dados eram geralmente transmitidos a velocidades relativamente baixas – 9.600 bits a 19.200 bits por segundo


● Hoje, terminais de computador “burros” são raramente vistos. A maior parte dos usuários usa microcomputadores e acessa o mainframe utilizando– Uma placa de simulação de terminal;

– Um navegador Web e interface Web;

– Software Telnet;

– Cliente fino (thin client).


Convergência

● Processo de chegar junto em direção a um ponto único.– Diferentes aplicativos de rede e as tecnologias que

os habilitam convergirem para uma única tecnologia capaz de suportar vários aplicativos.

● Convergência tecnológica.● Convergência de protocolo.● Convergência industrial.


Convergência tecnológicaConvergência tecnológica● uso de computadores e modens para transmissão de

dados pelo sistema telefônico.● Nos anos 1990 as redes locais iniciaram a transferência

de chamadas telefônicas.● VoIP converte sinais de voz em pacotes, enviando em

seguida esses pacotes por redes voltadas a pacotes como redes locais e internet.

● Tirar uma foto em um telefone celular e transferir a imagem pela rede do celular para outro telefone celular.


Convergência industrialConvergência industrial● Em 2005 operadoras de telefonia celular

começaram a oferecer serviços que permitiam ao usuário transmitir dados em alta velocidade por uma conexão de telefone celular.

● Várias empresas telefônicas que oferecem serviço telefônico local e a distância convergiram para um número menor de empresas.


Convergência de protocoloConvergência de protocolo● Protocolos de redes mais antigos deram lugar a

outros protocolos ou se fundiram com eles.


Arquiteturas de Rede

Como diversos componentes de uma rede interoperam?Como diversos componentes de uma rede interoperam?

● Uma arquitetura de rede posiciona as peças de rede apropriadas em camadas.

● As camadas definem um modelo para as funções ou serviços que precisam ser executados.

● Cada camada no modelo define quais serviços o hardware ou o software (ou ambos) oferecem.


● Arquiteturas:– Conjunto de protocolos TCP/IP

● Utilizado na internet● Modelo de trabalho

– Modelo de interconexão de sistemas abertos (OSI)● Foi desenvolvido para ser um modelo de trabalho● Modelo teórico


Componentes de uma rede típica de computadores

● Fios.

● Placas de circuitos impressos.

● Conectores de fiação e tomadas.

● Computadores.

● Concentradores de fiação localizada centralmente.

● Unidades de disco e de fita.

● Aplicativos de computador.

● Programas de computador.


Como essas peças funcionam juntas em harmonia?Como essas peças funcionam juntas em harmonia?

A escolha de uma peça depende de outra peça?A escolha de uma peça depende de outra peça?

Se uma rede foi criada e planejada originalmente para Se uma rede foi criada e planejada originalmente para utilizar um tipo de fiação, mas depois muda-se de ideia e utilizar um tipo de fiação, mas depois muda-se de ideia e

usa um tipo diferente de fiação, essa mudança afeta a usa um tipo diferente de fiação, essa mudança afeta a escolha de seu processador de texto?escolha de seu processador de texto?

A escolha de fiação afeta a escolha do programa de A escolha de fiação afeta a escolha do programa de software que verifica se há erros nos dados envolvidos software que verifica se há erros nos dados envolvidos

pelos fios?pelos fios?


Protocolos TCP/IP

● Foi criado por um grupo de cientistas da computação para suportar um novo tipo de rede (Arpanet) que foi instalada nos EUA nas décadas de 1960 e 1970

● Objetivo:Objetivo: criar uma arquitetura aberta que permitiria a praticamente todas as redes se intercomunicarem.

● Projeto:Projeto: baseado em camadas. O usuário se conectaria à camada mais superior e estaria isolado dos detalhes dos sinais elétricos encontrados na camada inferior.


● As camadas não especificam protocolos precisos ou serviços exatos.

● O conjunto de protocolos TCP/IP não nos diz que tipo de fio ou de conector usar para conectar as peças de uma rede.

● O conjunto diz em que camada particular o designer pode usar determinado tipo de fio ou conector específico.

● Cada camada do conjunto de protocolos TCP/IP disponibiliza um serviço para a camada seguinte.


● Cada camada executa sua função designada.● As camadas trabalham juntas para permitir que

um aplicativo envie seus dados por uma rede de computadores.


● E-mail → aplicativo de rede.– Solicita que o usuário digite uma mensagem

– Especifique um recipiente desejado.

– Cria o pacote de dados apropriado (mensagem e endereço)

● Transporte– Providencia a integridade geral do transporte.

– Estabelecer uma conexão com o receptor desejado.

– Monitorar o fluxo entre o transmissor e o receptor.

– Executar operações necessárias para recuperar dados perdidos ou ilegíveis.


● Rede– Pega o pacote de dados e acrescenta informações para

que o pacote de dados possa achar seu caminho pela rede.

● Acesso à rede– Insere informações de verificação de erros.

– Prepara o pacote de dados para transmissão.

● Físico– Transmite o pacote de dados por algum tipo de fio ou

pelo ar por meio de ondas de rádio.


● Camada de aplicação– Suporta os aplicativos de rede.

– Em alguns casos inclui serviços de criptografia e compressão.

– HTTP, SMTP, FTP, Telnet, SNMP.

● Camada de transporte– Utiliza do protocolo de controle de transmissão (TCP) para

assegurar uma conexão sem erros de ponta a ponta.

– O TCP inclui informações de controle de erros, informações de sequenciamento de pacotes para que permaneçam na ordem adequada.

– O protocolo de datagrama de usuário (UDP).


● Camada de rede– À vezes chamada camada de internet.

– O protocolo IP transfere dados em uma rede e entre redes.

– Prepara um pacote (agrupamento de tamanho fixo) de dados de modo que ele possa se mover de uma rede a outra na internet ou em um conjunto de redes corportativas.


● Camada de acesso à rede– Lida com a passagem de pacotes pela internet.

– É a camada que encaminha os dados da estação de trabalho do usuário para a internet.

– Prepara um pacote de dados (quadro) para transmissão da estação de trabalho a um roteador localizado entre a rede local e a internet.

– É geralmente chamada de camada de enlace de dados.


● Camada física– A camada mais inferior.

– Ocorre a transmissão real de dados.

– Essa transmissão pode ocorrer por um fio físico, ou ser transmitida por sinal de rádio pelo ar.

– O conjunto de protocolos TCP/IP reconhece dependências entre as camadas de um sistema de comunicação e funde vários serviços das camadas físicas e de enlace de dados em apenas uma camada.


O Modelo OSI

● O conjunto de protocolos TCP/IP é o escolhido para a maior parte das redes instaladas.

● O modelo OSI foi desenvolvido com 7 camadas.


● Camada de aplicação– Camada superior.

– Onde fica o aplicativo que utiliza a rede

– Correio eletrônico, sistemas de transferência de arquivos, sistemas de login remoto e navegação Web.

● Camada de apresentação– Executa conversões de caracteres ASCII para não ASCII.

– Criptografia e decodificação de documentos seguros.

– Compressão de dados em unidades menores.


● Camada de sessão– Estabelece sessões entre usuários e pelo

gerenciamento de token.

– Estabelece pontos de sincronização (restauração / backup em caso de erro ou falha).

– Vários aplicativos não incluem uma camada de sessão específica e não usam tokens para administrar uma conversa.

– Se os aplicativos utilizam pontos de sincronização, esses pontos geralmente são inseridos pela camada de aplicação.


● Camada de transporte– Assegura que o pacote de dados que chega ao

destino final seja idêntico ao pacote de dados que saiu da estação de origem.

– Executa o controle de erros de ponta a ponta e controle de fluxo de ponta a ponta.

– É utilizado apenas nos dois pontos extremos da conexão.

– A camada de transporte deve ser capaz de trabalhar com todos os tipos de rede (confiáveis ou não).


● Camada de rede– É responsável pelo estabelecimento, manutenção e finalização

das conexões de rede.– Envia o pacote de dados de nó para nó em uma rede e entre

várias redes.– Gera o endereçamento de rede necessário para o sistema

reconhecer o próximo destino pretendido.

– Determina a informação de roteamento e a aplica a cada pacote ou grupo de pacotes.

– Executa o controle de congestionamento.– Nas redes que utilizam um esquema de transmissão por difusão

(broadcast), a camada de rede pode ser muito simples.


● Camada de enlace de dados– Pega dados da camada de rede e transforma-os em

quadroquadro.

– Esse quadro contém um identificador que sinaliza o início e o fim do quadro, informação de controle e de endereço.

– A camada de enlace de dados pode incorporar alguma forma de detecção de erros, executar controle de fluxo

– A camada de transporte executa suas operações somente nos pontos extremos.

– A camada de enlace de dados executa suas operações em cada nó (parada) ao longo do caminho.


● Camada física– Responsável pela transmissão de bits por um canal de

comunicação.

– A camada física lida com níveis de tensão, dimensões de plugues e conectores, configurações de pinos e outras questões elétricas e mecânicas.

– Determina a escolha de meios de transmissão com ou sem fio.

– Codifica dados digitais ou analógicos.

– Modula em um sinal digital ou analógico.

– Determina a técnica de codificação ou modulação a ser utilizada na rede.


Conexões Lógicas e Físicas


● Nenhum dados fui entre as linhas pontilhadas.● Cada linha pontilhada indica uma conexão lógica.● Uma conexão lógica permite um intercâmbio de

comandos e respostas entre o transmissor e o receptor.

● As informações ou dados reais devem ser passados por meio das camadas físicas do transmissor e do receptor.

● Sem conexão lógica, o transmissor e o receptor não conseguem coordenar suas funções.


Considere o cenário imaginário abaixo e represente o processo burocrático em camadas.

O diretor de artes e ciências deseja criar um curso conjunto com a faculdade de administração. Particularmente, o diretor gostaria de criar um curso que fosse um cruzamento entre ciência da computação e marketing. O diretor de artes e ciências pode ligar para o diretor da faculdade de administração para criar o curso, mas os diretores não são necessariamente especialistas em reunir todos os detalhes relacionados a um novo curso. Em vez disso, o diretor de artes e ciências inicia o processo ao emitir uma solicitação para um novo curso ao diretor da faculdade de administração. Antes de essa solicitação chegar ao diretor da faculdade de administração, entretanto, a solicitação chega até o diretor do departamento de ciência da computação. O diretor vai examinar a solicitação para um novo curso e acrescentar as informações necessárias relativas ao pessoal para o programa. O diretor, então, envia a solicitação para a coordenação do programa de ciência da computação, que vai desenvolver diversos cursos novos. A coordenação do programa envia a solicitação para a secretária do departamento, que vai digitar todos os memorandos e criar um pacote legível. Esse pacote é colocado no correio interno do campus e enviado ao departamento de marketing da faculdade de administração.

No departamento de marketing, a secretária do departamento abre o envelope e distribui os materiais para a coordenação de programa de marketing. A coordenação olha os cursos propostos pela coordenação de programa de ciência da computação e faz algumas alterações e acréscimos. Uma vez que tais alterações são feitas, a proposta é apresentada ao diretor do departamento de marketing, que olha as necessidades de pessoal sugeridas pelo diretor de ciência da computação, verifica se a solicitação está correta e faz algumas alterações. O diretor de marketing envia a requisição ao diretor da faculdade de administração, que examina todo o documento e o aprova com pequenas alterações. Em seguida, a requisição volta para a secretária de departamento de marketing, que envia para a secretária de ciência da computação. A secretária de ciência da computação, a seguir, envia a resposta à requisição camadas acima até que ela chegue ao diretor de artes e ciências.


Considere um cenário no qual um funcionário de uma empresa esteja utilizando um notebook no trabalho e acessando a rede corporativa local por meio de uma conexão sem fio. O funcionário está usando um navegador Web e tenta fazer o download de uma página da internet. Quais são as conexões envolvidas nesse cenário?


Considere um cenário envolvendo o conjunto de protocolos TCP/IP, na qual um usuário que navega pela internet em um computador pessoal solicita o download de uma página da web para ser exibida em sua tela.

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