Objetivo Proporcionar uma viso abrangente dos fundamentos das
redes de computadores, permitindo o entendimento dos principais
conceitos tericos e prticos relacionadas a este campo de
conhecimento, que proporcionar base para aprofundamento nesta rea
em aplicaes futuras.
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Metodologia Exposio participada com o uso de suportes em sala
de aula. Computador; Projetor; Quadro Branco; Indicao de leitura;
Atividade de pesquisa de campo; e Exerccios sobre temtica
abordada.
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Contedos 1. Introduo a redes de computadores; 2. Classificao
das redes de computadores; rea Geogrfica; Topologia; 3. Meios de
transmisso; 1. Com fio 2. Sem fio 4. Equipamentos de comunicao; 5.
Gesto de redes de computadores.
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Redes de Computadores Uma Rede de computadores ou Network a
maneira de conectar dois ou mais computadores e outros dispositivos
de modo que possam compartilhar recursos fsicos ou lgicos e trocar
informaes.
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Classificao das Redes A classificao de redes em categorias pode
ser realizada segundo diversos critrios, alguns dos mais comuns so:
Dimenso ou rea Geogrfica Ocupada Topologia de Rede Tecnologia de
transmisso Redes "ethernet" / Redes "token-ring" / Redes FDDI /
Redes ATM Mtodo de transferncia dos dados Redes de "broadcast" /
Redes de comutao de pacotes / Redes de comutao de circuitos / Redes
ponto-a-ponto
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Classificao por rea geogrfica PANs (Personal Area Network);
LANs (Local Area Network); WLAN (Wireless Local Area Network); MANs
(Metropolitan rea Network); WANs (Wide Area Network).
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PANs Redes Pessoais Atualmente este conceito est no s
relacionado com a sua reduzida dimenso, mas com tambm com o fato de
utilizar comunicao sem fios (Padro Bluetooth). O alcance limita-se
a reas pequenas, algumas dezenas de metros. Velocidade so
relativamente baixos, na casa de 1 a 3 Mbps, dependendo do padro do
Bluetooth.
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LANs Redes locais Caracteriza-se por ocupar uma rea limitada,
no mximo um edifcio, ou alguns edifcios prximos, muitas vezes
limitam-se a apenas um andar ou uma sala. Garante acesso atravs de
taxas de velocidade de transmisso mdia e alta (vriando de10 Mbs a
1Gbps, com 100Mbps em maior uso atualmente). Compartilhamento
grupos de recursos comuns. (EX: impressoras, CD-ROOM, Fax).
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WLANs Redes locais sem Fio uma rede local que usa ondas de rdio
para fazer uma conexo. So adequadas a situaes em que necessrio
mobilidade, so flexveis e da fcil instalao. Conceito de Access
Point; Geralmente utiliza tecnologia Wi-Fi para a conexo.
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MANs Rede metropolitana uma rede formada pela unio de algumas
LANs prximas geograficamente. Atualmente as MANs esto utilizando a
fibra ptica ou tecnologia sem fio por rdio microondas ou FDDI.
Desvantagem: auto custo de instalao. Vantagem: No existe custo
mensal das linhas.
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WANs Rede de longa distncia Conhecida por rede remota, consiste
normalmente na conexo de duas ou mais LANs, geralmente em uma rea
geogrfica ampla (pais ou continente). Oferece velocidades altas e
alto custo de implementao. As WANS so providas por operadoras.
Utilizam as Fibras pticas e transmisso por satlites. Novos padres
surgem para as WANs como o ATM.
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Topologia de Rede A topologia de rede descreve como o layout de
uma rede de computadores atravs da qual h o trfego de informaes, e
tambm como os dispositivos esto conectados a ela. A Topologia de
rede influenciar em diversos pontos considerados crticos, como:
flexibilidade, velocidade e segurana.
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Tipos de Topologias de Rede Topologia Linear/barramento.
Topologia em Anel. Topologia em Estrela. Topologia em rvore.
Topologia Hbrida.
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Topologia Linear Todos os computadores so ligados em um mesmo
barramento fsico de dados Topologia utiliza cabos coaxiais. Como
todas as estaes compartilham um mesmo cabo, somente uma transao
pode ser efetuada por vez (coliso de dados).
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. Topologia Linear Caso o cabo se desconecte em algum ponto a
rede "sai do ar", pois o cabo perder a sua correta impedncia
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Topologia Linear - Transmisso DABC Na transmisso de um pacote
de dados do servidor de arquivos para uma determinada estao de
trabalho, todas as estaes recebem esse pacote e apenas a estao de
destino captura o pacote de dados do cabo, pois est a ela endereada
(broadcast).
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Uma rede em anel consiste de estaes conectadas atravs de um
caminho fechado. As estaes de trabalho formam um lao fechado. O
padro mais conhecido de topologia em anel o Token Ring (IEEE 802.5)
da IBM. Topologia em Anel
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Unidade de Acesso MDIA MAU Pacote Somente um dado pode ser
transmitido por vez neste pacote.
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Redes em anel so capazes de transmitir e receber dados em
qualquer direo (bidirecionais), mas as configuraes mais usuais so
unidirecionais. Um pacote (token) fica circulando no anel., pegando
dados das mquinas e distribuindo para o destino, ou ento at voltar
ao n fonte. Uma Estao Monitora evita que um erro de transmisso e
processamento possa fazer com que uma mensagem continue eternamente
a circular no anel. Topologia em Anel
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Topologia em Estrela Nela, todas as estaes so conectadas a um
perifrico concentrador (Hub ou Switch). Na quebra de algum cabo
apenas a estao conectada pelo cabo para. Aumentar o tamanho da rede
sem a necessidade de par-la.
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Topologia em Estrela
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Concentradores da Rede Estrela O funcionamento da topologia em
estrela depende do perifrico concentrador utilizado: Hub: a
topologia fisicamente ser em estrela porm logicamente ela continua
sendo uma rede de topologia linear. Switch: a rede ser tanto
fisicamente quanto logicamente em estrela.
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A topologia em rvore essencialmente uma srie de barras
interconectadas. Geralmente existe uma barra central onde outros
ramos menores se conectam. Baseada numa estrutura hierrquica de
vrias redes e sub- redes. Topologia em rvore
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Cada ramificao significa que o sinal dever se propagar por dois
caminhos diferentes. A menos que estes caminhos estejam
perfeitamente casados, os sinais tero velocidades de propagao
diferentes e refletiro os sinais de diferentes maneiras.
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Topologia Mista ou Hbrida o conjunto de todas as anteriores,
interligadas em uma mesma rede lgica. a topologia mais utilizada em
grandes redes, sua implementao se deve complexidade da rede, ou
seja, ao aumento de dispositivos. Possuem custo mais elevado,
devido a sua manuteno e administrao.
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MEIOS DE TRANSMISSO O meio de transmisso de dados serve para
oferecer suporte ao fluxo de dados entre dois pontos. Computadores
em rede podem serem interligados pelos seguintes meios: Mdias
Magnticas Cabos de pares entrelaados (Par Tranado); Cabo Coaxial;
Fibra ptica; Micro-ondas; Micro-ondas de satlites; Emisses rdio;
Infravermelhos.
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Cabos de Pares Entranados Os pares condutores de cobre, com
isolamento individual, so enrolados em torno de si prprios,
formando uma trana. Um cabo possui vrios pares. Essa espiral
minimiza a interferncia electromagntica entre pares
adjacentes.
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Par Tranado sem Blindagem (UTP - unshielded twisted pair ). Par
Tranado com Blindagem (STP - shielded twisted pair). Tipos de Pares
Entranados Existem basicamente dois tipos de cabo par tranado:
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O par tranado s permite a conexo de 2 pontos da rede.
obrigatrio a utilizao de um dispositivo concentrador (hub ou
switch), o que d uma maior flexibilidade e segurana rede. O par
tranado tambm chamado 10BaseT ou 100BaseT, dependendo da taxa de
transferncia da rede, se de 10 Mbps ou 100 Mbps (categorias). Cabos
de Pares Entranados
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Vantagens e desvantagens do cabo par tranado
VantagensDesvantagens Tecnologia bem assimilada.Suscetvel a rudos,
Interferncia eletromagntica. Fcil instalao Facilidade em inserir
novos dispositivos. Limitao na largura da banda. Baixo custo e
flexvel.Limitaes de distncia - Cabo curto.
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Cabo Coaxial Condutor metlico instalado de forma concntrica
relativamente a uma blindagem exterior envolvente Utilizado em
LANs, TV cabo, redes telefnicas.
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Camadas num cabo coaxial condutor cobre ou alumnio material
isolante isolamento (malha metlica) Banha isoladora (mat.
plstico)
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Conectores da Placa de Rede BNC Terminador BNC
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Vantagens e desvantagens do cabo coaxial VantagensDesvantagens
Baixo custo de manutenoLimitado em distncia e tecnologia Fcil de
instalar e conectarPouca segurana. Facilmente danificvel. Maior
resistncia ao rudo e a induo de outros sinais. Largura de Banda
Difcil manipulao Maior dificuldade em efetuar mudanas no
cabeamento. Lento para integrar muitos equipamentos
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Fibra ptica Meio relativamente novo de transmisso. Requer uma
fonte de luz (diodo injector de luz ou um laser). A recuperao feita
por um foto- diodo. constitudo por um ncleo central em vidro
envolvido por uma banha. Tudo revestido por um material
protector.
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revestimento banha fibra Camadas na fibra ptica Trs camadas
concntricas :
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Tipos de Fibra ptica Fibra multimodo step-index: transio brusca
entre os ndices de refrao do ncleo e da banha Fibra multimodo
graded-index: o ndice de refrao varivel e gradual da banha refracta
a luz na direo do ncleo da fibra. Fibra monomodo: luz injectada no
centro de um condutor com um dimetro muito pequeno.
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Sinais em Fibra ptica
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Vantagens e desvantagens do cabo fibra tica
VantagensDesvantagens Altas velocidades e grande capacidade. Custo
alto para pequenas redes No suscetvel a rudos. Isolamento
eltrico.Difcil de instalar. utilizada como backbone de redes de rea
local - O cabo pode ser longo. Difcil de ser remendado. Limitado
(praticamente) a altas velocidades, ponto a ponto. Suporta dados,
vdeos, imagens e voz - Alta taxa de transferncia. Requer pessoal
capacitado para sua instalao e manuteno.
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41 Meios Sem Fios A transmisso e a recepo so feitas atravs de
antenas: Direcional feixe dirigido o transmissor e o receptor tm
que estar alinhados Omnidirecional o sinal enviado em todas as
direces pode ser recebido por muitas antenas
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42 Meios Sem Fios Micro-ondas Satlites Emisses rdio
Infravermelhos
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Micro-ondas Utilizam freqncias muito altas, comportando-se como
ondas de luz, o que faz com que sejam transmitidas em linha reta.
As microondas foram utilizadas bem antes das fibras ticas para
transmisses de longa distncia. Usado em servios telefnicos a longa
distncia. Parablica transmissora, instalada em stios altos e possue
poder de penetrao em objetos e obstculos grande. A curvatura da
Terra obriga instalao de repetidores a cada 50 Km.
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Micro-ondas por Satlite Sendo a sua utilizao em sistemas de
radiodifuso de televiso a aplicao mais comum. O seu uso em
comunicao de dados tambm no uma aplicao muito recente, j que desde
o incio da Internet as primeiras conexes intercontinentais usavam
enlaces de satlites. Servios telefnicos a longa distncia. Redes
privadas. prato estao emissora estao receptora satlite
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Rdio O rdio omnidirecional Transmisses de rdio frequncias so
aquelas cujo canal de transmisso o ar. O sinal pode ser refletido
em paredes, enviando mltiplos e algumas vezes verses distorcidas do
mesmo sinal para o usurio, causando interferncia ou outras formas
de recepes pobres ou distorcidas.
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Infravermelhos Funciona basicamente como o sistema de comunicao
utilizando fibra tica, porm o sinal convertido em formato digital e
transmitido pelo espao livre. Utiliza transmissores/receptores
(transceivers) que fazem a modulao da luz Os transceivers tm que
estar em linha de vista (directamente ou por reflexo) Ao contrrio
das micro-ondas os infravermelhos no penetram em paredes.
Repetidores Usado princialmente em redes de topologia linear, o
repetidor permite que a extenso do cabo ou rede seja aumentada,
criando um novo segmento de rede.
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Repetidores O repetidor apenas uma extenso (um amplificador de
sinais) e no desempenha qualquer funo no controle do fluxo de
dados. Todos os pacotes presentes no primeiro segmento sero
compulsoriamente replicados para os demais segmentos.
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Ponte (Bridge) A ponte um repetidor inteligente, pois faz
controle de fluxo de dados. A ponte analisa os pacotes recebidos e
verifica qual o destino. Se o destino for o trecho atual da rede,
ela no replica o pacote nos demais trechos, diminuindo a coliso e
aumentando a segurana. Por analisar o pacote de dados, a ponte no
consegue interligar segmentos de redes que estejam utilizando
protocolos diferentes.
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Tipos de Pontes (Bridge) H duas configuraes que podem ser
utilizadas com a ponte: A configurao em cascata. A configurao
central.
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A configurao em cascata A desvantagem dessa configurao que, se
uma estao do primeiro segmento quiser enviar um dado para uma estao
do ltimo segmento, esse dado obrigatoriamente ter de passar pelos
segmentos intermedirios, ocupando o cabo, aumentando a coliso e
diminuindo o desempenho da rede. Neste caso as pontes so ligadas
como se fossem meros repetidores
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A configurao central Na central, as pontes so ligadas entre si.
Com isso, os dados so enviados diretamente para o trecho de
destino. Usando o mesmo exemplo, o dado partiria da estao do
primeiro segmento e iria diretamente para a estao do ltimo
segmento, sem ter de passar pelos segmentos intermedirios.
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Hub (Concentrador) Apesar da rede estar fisicamente conectada
como estrela, caso o hub seja utilizado ela considerada logicamente
uma rede de topologia linear. Trabalha na camada 1 do modelo
OSI.
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Todos os dados so enviados para todas as portas do hub
simultaneamente, fazendo com que ocorra colises. Somente uma
transmisso pode ser efetuada por vez. Quando um hub era adquirido,
se optava (como o switch) pelo seu nmero de portas, como: 8, 16, 24
ou 32 portas. Hub (Concentrador)
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Permite a remoo e insero de novas estaes com a rede ligada.
Quando h problemas com algum cabo, somente a estao correspondente
deixa de funcionar. A maioria dos hubs vendidos no mercado do tipo
"stackable", que permite a conexo de novos hubs diretamente. Hub
(Concentrador)
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Os pacotes de dados so enviados diretamente para o destino, sem
serem replicados para todas as mquinas. Alm de aumentar o
desempenho da rede, isso gera uma segurana maior. Vrias transmisses
podem ser efetuadas por vez, desde que tenham origem e destino
diferentes. Switch (Chaveador)
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Podemos considerar o switch um "hub inteligente". Fisicamente
ele bem parecido com o hub, porm logicamente ele realmente opera a
rede em forma de estrela.
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Trabalha na camada 2 do modelo OSI. Os switch entendem frames e
endereos MAC e por isso so capazes de "fechar circuitos",
transmitindo os frames apenas para o micro ligado na placa correta.
Switch (Chaveador)
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Roteador (Router) O roteador um perifrico utilizado em redes
maiores. Ele decide qual rota um pacote de dados deve tomar para
chegar a seu destino. Trabalha na camada 3 do modelo OSI. Os router
entendem o TCP/IP e com isso tomam suas decises baseadas nos
endereos IP dos emissores e destinatrios dos pacotes.
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Em uma rede grande existem diversos trechos um pacote de dados
no pode simplesmente ser replicado em todos os trechos at achar o
seu destino, como na topologia linear, seno a rede simplesmente no
funcionar por excesso de colises, alm de tornar a rede insegura.
Roteador (Router)
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Tipos de Roteadores Existem basicamente dois tipos de
roteadores: Os estticos: no levam em considerao o congestionamento
da rede. Os dinmicos: escolhem o melhor caminho para os dados, j
que levam em conta o congestionamento da rede.
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Gesto de redes de computadores O mercado atual demanda por
profissionais que realizem a gesto das redes de computadores,
buscando alcanar o melhor desempenho com a habilidade do
desenvolvimento de novas solues. Uma das abordagens da gesto de
redes de computadores o conhecimento das Cinco reas da gerncia (em
ordem de importncia) 1. Gerncia de configurao: 2. Gerncia de
faltas: 3. Gerncia de desempenho 4. Gerncia de segurana 5. Gerncia
de contabilidade
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Gesto de redes de computadores Gerncia de configurao:
responsvel pela descoberta, manuteno e monitorao de mudanas
estrutura fsica e lgica da rede. Gerncia de faltas: responsvel pela
deteco, isolamento e conserto de falhas na rede. Gerncia de
desempenho: responsvel pela monitorao de desempenho, a anlise desse
desempenho e planejamento de capacidade. Gerncia de segurana:
responsvel pela proteo dos elementos da rede, monitorando e
detectando violaes da poltica de segurana estabelecida. Gerncia de
contabilidade: responsvel pela contabilizao e verificao de limites
da utilizao de recursos da rede, com a diviso de contas feita por
usurios ou grupos de usurios.
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Exemplos de aplicaes de gerncia FUNCIONALIDADEAPLICAOFABRICANTE
GERNCIA DE DESEMPENHO NETCLARITYLANQUEST GERNCIA DE FALTAS
SPECTRUM'S ALARM MANAGERS CABLETRON GERNCIA DE SEGURANA BOKSSECURIX
CONFIGURAONETBUILDER3COM CONFIGURAOCISCO WORKSCISCO
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Gesto de redes de computadores Outra abordagem na rea de
gerncia de redes de computadores a obteno de certificao e
conhecimentos nas seguintes reas: Projeto de Redes. Infra-Estrutura
em Rede de Computadores. Auditoria de Redes de Computadores
Protocolos de Redes Segurana de Redes Administrao de Redes.
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[email protected] Sugestes de leitura: TANENBAUM,
A. S. e WETHERALL, D. Redes de Computadores, 5 edio. Pearson.
CAPITULO 01, 02, 03 e 07. KUROSE, J. F. e ROSS, K. Redes de
Computadores e a Internet, 5 edio, Pearson. CAPITULO 01, 02 e
06.