Redes de Comunicação de Dados

Prof. Guilherme Nonino Rosaguilherme.rosa10@etec.sp.gov.brhttps://profguilhermenonino.wordpress.com/

Aula 1

Apresentação:

Prof. Guilherme Nonino Rosa- Graduado em Ciências da Computação pela Unifran –

Universidade de Franca no ano de 2000.

- Pós-Graduado em Tecnologia da Informação aplicada

aos Negócios pela Unip-Universidade Paulista no ano

de 2011.

- Licenciado em Informática pela Fatec – Faculdade de

Tecnologia de Franca no ano de 2011.

- Docente do Senac – Ribeirão Preto desde

fevereiro/2012.

- Docente do Centro de Educação Tecnológica Paula

Souza, na Etec José Martimiano da Silva desde

fevereiro/2010.

Competências1. Identificar as características dos meios físicos disponíveis

e as técnicas de transmissão de dados.

2. Analisar arquiteturas de redes, meios físicos, dispositivos

e padrões de comunicação, reconhecendo as implicações

de sua aplicação no ambiente de rede.

3. Utilizar os principais serviços e funções de servidores de

rede.

Habilidades1.1 -Utilizar ferramentas de confecção de cabos de redes.

1.2 -Fazer conexão de cabos a computadores e a

equipamentos de rede segundo as diversas categorias de

certificação.

2.0- Executar as configurações de equipamentos de

comunicação, seguindo orientações dos manuais.

3.1-Instalar softwares de rede.

3.2-Configurar os recursos oferecidos pela rede atendendo

especificações e necessidades do cliente.

Bases Tecnológicas1. Tipos de redes.

2. Topologias de redes

3. Tipos de meios físicos

4. Sistemas de comunicação e meios de transmissão.

5. Normas convenções instrumentos de aferição e certificação

de cabos de rede.

6. Modelos de referência de arquitetura de redes:

– OSI e TCP/IP

7. Cabeamento estruturado.

8. Componentes de redes:

– Equipamentos de transmissão e controle de dados.

9. Padrões de rede:

– ETHERNET, FAST-ETHERNET, ATM, FDDI

10. Protocolos de comunicação:

– IPv4 e IPv6

Bases Tecnológicas11. Interconexão, endereçamento de redes e máscaras de sub-

redes.

12. Roteamento

13. Especificações e configurações de servidores de redes e

seus serviços:

– HTTP, DHCP e DNS

14. Configuração de aplicações de redes.

15. Segurança de redes:

– ACL

16. Redes sem fio.

Ferramenta de Apoio:

Cisco Packet Tracer

Mundo Globalizado Acelerado desenvolvimento

tecnológico

Expansão acentuada das

redes de comunicação

Liberalização e

desregulamentação em

vários setores incluindo

Telecomunicações,

Transporte e Comércio

Internacionalização dos

mercados

Ambiente de

competitividade

NETWORK-ENABLED

RELATIONSConsumidores

Empresas

Qualquer coisa para qualquer um em qualquer

lugar a qualquer hora

Troca Eletrônica de Informações

Mundo Globalizado

Definição

Uma rede de computadores consiste de 2 ou mais computadores(nós) e outros dispositivos interligados

entre si de modo a poderem compartilhar recursos físicos e lógicos, os quais podem ser: dados, impressoras,

mensagens (e-mails), etc.

Internet

A Internet é um amplo

sistema de comunicação

que conecta muitas redes

de computadores. Existem

várias formas e recursos de

vários equipamentos que

podem ser interligados e

compartilhados, mediante

meios de acesso,

protocolos e requisitos de

segurança.

A Web (WWW ou World Wide Web) definitivamente não é

uma rede: é apenas um serviço (ou sistema distribuído) que

é executado "sobre" a Internet

Por que ligar micros em rede?

Centralizar e compartilhar arquivos

Compartilhar periféricos

Compartilhar conexão com a Internet

Melhorar a comunicação entre os usuários

Agilizar o fluxo da informação

Diminuir o volume de papéis

Economizar tempo

Diversão na Rede

Histórico:

Necessidade de comunicação

• Sinais de fumaça.

• Pombos-correio.

• Telégrafo (1844)

• Telefone(1877)

• Rádio(1919)

• Televisão(1940)

Um pouco de história da Internet• ARPANet foi a mãe da Internet.

– Desenvolvida pela ARPA em 1969

(Advanced Research and Projects Agency -Agência de Pesquisas em Projetos Avançados) Objetivo: Conectar as bases militares e os departamentos de pesquisa do governo americano. Foi criada dentro do Pentágono e foi batizada com o nome de ARPANet.

• A ARPANet era do governo Norte-Americano, durante o período da Guerra Fria, período este caracterizado pelo embate ideológico entre a extinta União Soviética(URSS) e os EUA.

Um pouco de história da Internet• Os americanos tinham como objetivo

desenvolver uma rede de comunicação que não os deixassem vulneráveis, caso houvesse algum ataque soviético ao Pentágono.

• Usando um Backbone que passava por baixo da terra, a ARPANet ligava os militares e pesquisadores sem ter um centro definido ou mesmo uma rota única para as informações, tornando-se quase indestrutível.

• No início da decada de 70, universidades e outras instituições, tiveram permissão para se conectar à ARPANet, e em meados de 1975, existiam aproximadamente 100 sites.

Atualmente, há cerca de 400 milhões

de computadores permanentemente

conectados à Internet, além de muitos

sistemas portáteis e de desktops que

ficavam online por apenas alguns

momentos.

Um pouco de história da Internet

O Administrador de Redes

Responsável pelo gerenciamento e manutenção de

uma rede de computadores

Projetar a rede de forma dimensionada às

necessidades do negócio, porém escalonável para

possíveis mudanças;

Implantar projetos de rede, tanto em sua parte física

como lógica;

Configurar e testar componentes de rede;

Configurar e administrar estações de trabalho

presentes na rede;

O Administrador de Redes

Projetar e implementar medidas de segurança e

auditoria em todas atividades realizadas através da

rede;

Monitorar o tráfego da rede e propor alterações

para adequação do uso da rede às políticas da

instituição;

Manter-se atualizado em relação às tecnologias,

software e hardware de rede e possíveis problemas e

ataques por vírus ou crackers.

• Topologias de rede são as formas de interligaçãoentre sistemas de computadores. As topologiaspodem ser lógicas ou físicas.• Topologia Lógicas: maneira pela qual os dados trafegam

em determinado arranjo;• Topologia Física: a ligação dos cabos são feitas de acordo

com a topologia escolhida.

• As principais topologias são:• Topologia em Anel;• Topologia em Barramento;• Topologia em Estrela.

Rede de ComputadoresTopologias de Rede

Topologia em Anel (Ring)

• Consistem em estações conectadas através de um caminho

fechado;

• Podem transmitem e recebem dados em qualquer direção,

mas usualmente define-se uma só direção (unidirecional).

garantindo a entrega da mensagem correta em sequência;

• Cada computador funciona como um repetidor (os pacotes

passam por todos dispositivos);

• Uma falha em um host pode parar todo processo de

comunicação da rede;

• Não é escalável quanto a Extensibilidade.

•

Topologia em anel

Topologia Estrela

• Cabos individuais ligados a uma unidade central;

• Gerenciamento Centralizado;

• A rede depende do equipamento central;

• Maior facilidade de expansão ate um certo limite;

• Se o nó central for HUB logicamente ela ficara

como linear (barramento)

Topologia Estrela

Topologia Barramento

• Todos os nós se interligam ao mesmo meio

de transmissão (“Backbone”);

• Envio de Sinal para todos os conectados;

• Rompimento do cabo para toda rede;

• Barramento distribuído é uma variação;

Topologia Barramento

Topologias Mistas (Hibridas)

• Combinação de mais de um tipo de topologia;

• É a mais utilizada em grandes empresas;

• Adequa-se a topologia ao ambiente minimizando

custo, buscando flexibilidade e funcionalidade de

cada segmento de rede.

Topologia Mista

Tipo de Topologias Pontos Positivos Pontos Negativos

Topologia Anel

(Token Ring)

• Alta possibilidade de entrega

correta do pacote

• Desempenho único e

igualdade de acesso

• Custo de Instalação

• Se parar o concentrador, a

rede para

• Não é escalavel.

Topologia em Estrela

(+ Usada)

•Razoavelmente fácil de

instalar

•Requer menos cabos

• Desempenho uniforme

• Monitoramento Centralizado

• Se o ponto central parar para

toda rede

• Difícil de Isolar os problemas

Topologia Barramento •Simples e fácil de instalar

• Requer menos cabos

• Fácil de entender

• A rede fica mais lenta em

períodos de uso intenso

• Os problemas são difíceis de

isolar

Avaliação

• Computação Centralizada:• Os computadores de grande porte, também chamdos de Mainframe,

eram usados para armazenar e organizar dados. Utilizavamdispositivos chamados terminais para inserir os dados no mainframe. Tudo centralizados no mainframe

• Rede Distribuída:• Utiliza-se vários computadores menores para obter os mesmos

resultados de processamento que o mainframe. Os dados e serviçosficam distribuídos entre os computadores.

• Rede Colaborativa:• É um tipo sinérgico de rede distribuída, em que os computadores de

rede compartilham realmente os recursos de processamento. Em vezde simplesmente comunicr dados entre computadores, a redecolaborativa utiliza dois ou mais computadores para realizar a mesmatarefa de processamento.

Rede de ComputadoresModelos de computação e desenvolvimento de redes

Tipo de Redes

• Para classificar os tipos de Redes de

computadores observamos alguns

critérios como:

- Seu tamanho (alcance);

- Tecnologia;

- Meios de comunicação (Físico);

- Dispositivos;

- e etc.

• PAN (Personal Area Network)• Cobre uma área próxima ao usuário, < que 10 m.• PDAs, Telefones celulares• Wireless PAN, Bluetooth, infra-vermelho, USB, Firewire

• LAN (Local Area Network)• Combinação de hardware, software e mídia de transmissão que

conecta pontos de rede dentro de um prédio, considerando pavimentose salas. Distâncias não devem ultrapassar 100m.

• Cabeamento de par trançado predomina neste tipo de rede, mas sãoutilizados também wireless e fibras ópticas.

• CAN (Campus Area Network)• Interligação de redes locais entre prédios próximos ou adjacentes, mas

que sejam de propriedade em comum.• Campus universitários, bases militares e parques industriais• Fibras Ópticas e wireless são os meios empregados.• Não pode ultrapassar os 3 km, distância máxima permitida pela norma.

Rede de ComputadoresClassificação das Redes

• MAN (Metropolitan Area Network)• São as que interligam diversas LAN e CAN dentro de uma mesma

cidade.• Distâncias superiores a 10 km e são administradas por concessionárias

locais de telecom.

• WAN (Wide Area Network)• É uma rede que conecta LANs, CANs e MANs de diferentes

localidades, com enormes distâncias entre si, com conectividadenacional ou mundial.

• É a mais complexa das redes, pelas longas distâncias e pelasvariedades muito grande de tecnologias de transmissão.

• GAN (Global Area Network)• O termo Global Area Network vem da iniciativa do Consórcio Inmarsat

em criar o Broadband Global Area Natwork (BGAN), um sistema de comunicação via satélite que proporcionaria a conectividade emqualquer local da superfície da Terra.

Rede de ComputadoresClassificação das Redes

Distância entre

CPUs

Localização das

CPUs

Nomes das Redes

1 m Desktop Personal Area Network (PAN)

10 m Sala Personal Area Network (PAN) Alcance máximo

10 m Sala Local Area Network (LAN) interligação no mesmo

ambiente ou próximo

100 m Prédio Local Area network (LAN) interligação dentro dos

andares

3 km Campus Campus Area Network (CAN) interligação de

prédios da mesma planta

10 km - 50 km Cidade Metropolitan Area Network (MAN) interligação de

sites na mesma cidade

100 km País Wide Area Network (WAN) interligação entre países

1.000 km Continente Wide Area Network (WAN) interligação entre países

10.000 km Planeta Global Area Network (GAN) Internet com

conectividade total (satélites e links terrestres)

Rede de ComputadoresClassificação das Redes

LAN – Local Área Networking

-Operar dentro de uma faixa Geográfica Limitada (chamadas de

redes locais);

-Conexão física a dispositivos adjacentes;

-Existem poucos erros de transmissão , baseado no alcance das

mesmas;

-Podem ter vários tipos de topologia as mais comum são

barramento e anel;

-IEEE 802.3 ou Ethernet;

-Gerencia Simples;

Dispositivos da Rede LAN

Dispositivos da Rede LAN

•Sua função é adaptar o dispositivo de host ao meio da rede;

• Endereço MAC (Media Access Control) ; - Controla a Comunicação

entre os Hosts;

Dispositivos da Rede LAN

• A finalidade de um repetidor é gerar os sinais da rede novamente e os

retemporizar no nível do bit para que eles trafeguem em uma distância maior nos

meios.

• Dispositivos de Camada 1.

• Repetidor Multiportas;

• Ponto Central de conexão para os meios de cabeamento aumentando a

confiabilidade da rede.

• Dispositivos de Camada 1;

•Ativos / Passivos(Y) – Burros / Inteligentes (gerencia)

Dispositivos da Rede LAN

• Dispositivo de Camada 2;

• Conecta 2 Segmentos de LAN ;

• Filtra e Diferencia trafego das LAN Baseadas no MAC;

• Atualmente sua função é feita por Roteadores e Switches;

• Dispositivo de Camada 2 (existe tambem de Camada 3);

• Bridge Multiportas;

•Comutador de dados – envia para o destino certo

• Ponto Central de conexão para os Hosts de Comunicação;

Dispositivos da Rede LAN

• Ambos são Concentradores de conectividade;

• Diferença é Interna.

• SW tomando decisões baseadas no MAC ;

• HUB não tomam decisões;

•SW Camada 2 - HUB Camada 1;

Dispositivos da Rede LAN

•Camada 3;

•Toma decisões baseadas no grupo;

• Rotear Pacotes;

•Dispositivo de Controle de Trafego mais importante

nas grandes redes;

•Seleção e Caminho e SW

MAN – Metropolitan Área Networking

• É uma rede que abrange toda cidade metropolitana como

cidade ou área suburbana;

• Geralmente consiste em 2 ou mais redes locais (LAN);

• IEEE 802.6 - DQDB (Distributed Queue Dual Bus) ;

• Publica ou Privada;

• Exemplo Rede de TV à Cabo, Escritórios metropolitanos.

MAN – Metropolitan Área Networking

WAN - Wide Area Network , Rede de área

alargada ou Rede de longa distância

•Opera em Grandes Áreas Geográficas;

•Conexão de dispositivos em área ampla, ate mesmo globais

(Países e Continentes);

•Permitem que as empresas se comuniquem em grandes

distancias, filais e matrizes distantes, compartilhando recursos;

• Exemplo: Internet. ( Internet é Wan ou Interconexão ?)

WAN - Wide Area Network

• Telecomunicações.

• BackBone – Espinha Dorsal (conexões de alta velocidade);

•POP – Ponto de Presença (ponto de Distribuição);

• Acesso a Internet – Ex: Banda Larga;

• Operadoras de Redes de Telecom;

• Tecnologias atuais MPLS, Voip, Qos, IPTV etc;

• Protocolos ( PPP, Frame Relay, ATM, DSL , etc);

• Roteamento é tudo.

WAN - Wide Area Network , Rede de área alargada ou Rede

de longa distância

WAN - Wide Area Network , Rede de área

alargada ou Rede de longa distância

WAN

BackBone Oficial do Brasil – Embratel ( www.embratel.com.br )

BackBone Oficial Interligando Continentes

WAN

Outras Redes – SAN

• SAN (Storage Area Network)

Rede de armazenamento (SAN) são usadas para ligações de muito curta

distância (dentro de uma sala) entre servidores e dispositivos de

armazenamento de massa. São redes de muito alto débito que recorrem a

tecnologias distintas, como por exemplo "fiber-channel", ou mesmo

barramentos SCSI.

Redes Sem fio (Wireless Networks)

Situação:

• Necessidade de se conectar a qualquer hora em qualquer

lugar;

• Novo Paradigma da computação;

• Lan´s sem fios são fáceis de montar e utilizar;

• Problemas de barreiras de comunicação e conversação entre

diferentes tipos de tecnologia;

• Interferência de meios externos;

•Infra-estruturadas (AP) ou Ponto a ponto.

• Computação Móvel X Redes sem fio;

•Wlan´s, WPAN´s, WWAN´s, WMAN´s

Redes Sem fio (Wireless Networks)

Alguns Conceitos Importantes:

• Throughput e Largura de Banda

Throughput – É a medida da quantidade de informação que

pode ser transferida e um lugar para outro em um determinado

período de tempo. É fornecida em bits por segundo (bps)

Largura de Banda – A largura de banda ou bandwidth

constitui uma medida da máxima taxa de informação que

pode ser transmitida pelo canal, ou seja, o espectro de

frequência que o canal é capaz de transmitir. É dado em MHZ.

As principais entidades de padronização na área de redes de computadores são:

•ITU-T - International Telecomunication Union-Telecommunication•ISO - International Organization for Standardization•IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers•IETF – Internet Engineering Task Force•EIA – Eletronic Industries aliance•TIA – Telecommnunications Industry Association

•ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

Entidades de Padronização

• Em 1978, a ISO (International Organization for Standardization) criou um modelo para especificar a seqüência de processos necessários para a transferência de mensagens entre aplicações rodando em sistemas diferentes. Este modelo foi chamado de Open Systems Interconnection Reference Model, comumente conhecido como modelo OSI;

• O modelo OSI é estruturado em 7 camadas.

TX RX

• CAMADA FÍSICA (1) – responsável pela ativação e desativação de conexões físicas conforme solicitação da camada de enlace. Esta camada especifica as características mecânicas, elétricas, funcionais e procedurais;

• CAMADA DE ENLACE (2) – realiza a transferência de dados sobre uma conexão física de maneira confiável. É responsável pelo estabelecimento e liberação da conexão de enlace, montagem e delimitação de quadros, controle de seqüência, controle de fluxo e controle de erro;

• CAMADA DE REDE (3) – oferece ao nível de transporte independência quanto a considerações de chaveamento e roteamento, definindo o endereçamento lógicoe realizando o roteamento dos pacotes;

• CAMADA DE TRANSPORTE (4) – destina-se a ocultar a complexidade da estrutura da rede para a camada superior. Esta camada organiza as mensagens de nível mais alto em segmentos e entrega a camada de rede;

• CAMADA DE SESSÃO (5) – facilita a comunicação entre fornecedores e solicitantes de serviços. As sessões de comunicação são controladas através de mecanismos que estabelecem, mantêm, sincronizam e gerenciam o diálogo entre entidades de comunicação;

• CAMADA DE APRESENTAÇÃO (6) – Possui as funções de conversão e criptografia dos dados;

• CAMADA DE APLICAÇÃO (7) – Inclui todos os tópicos e funções específicas para serviços de rede, tais como, serviços de Banco de dados, Arquivos, Impressão, Mensagens, e Aplicações.

A IEEE (Institute of Eletrical and Eletronics Engineers) formou um comitê para desenvolver padrões de LAN e MAN chamado IEEE 802 LAN/MA Standards Committee com diversos grupos de trabalho. Atualmente existem grupos ativos, inativos e desfeitos conforme listagem a seguir:

Entidades de Padronização

Grupos Ativos

802.1 Higher Layer LAN Protocols Working

Group

802.18 Radio Regulatory TAG

802.3 Ethernet Working Group 802.19 Coexistence TAG

802.11 Wireless LAN Working Group 802.20 Mobile Broadband Wireless Access

(MBWA) Working Group

802.15 Wireless Personal Area Network

(WPAN) Working Group

802.21 Media Independent Handoff Working

Group

802.16 Broadband Wireless Access Working

Group

802.22 Wireless Regional Area Networks

802.17 Resilient Packet Ring Working Group

Entidades de Padronização

Grupos Desfeitos

802.4 Token Bus Working Group 802.9 Integrated Services LAN Working Group

802.6 Metropolitan Area Network Working 802.10 Security Working

802.7 Broadband 802.12 Demand Priority Working Group

802.8 Fiber Optic TAG 802.14 Cable Modem Working Group

Grupos Inativos

802.2 Logical Link Control Working Group 802.5 Token Ring Working Group

Montagem no Packet Tracer