Redes de Computadores
(Networking)
(Capítulo 7)
INTRODUÇÃO À ENGENHARIA DA
COMPUTAÇÃO
Professor: Rosalvo Ferreira de Oliveira Neto
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A possibilidade de conectar vários computadores resulta em tantosbenefícios que esta se tornou uma das áreas de maior crescimentono mercado de microcomputadores e das telecomunicações emgeral.
Os computadores se comunicam de duas maneiras importantes:por meio de modem e de redes.
O modem permite que os computadores usem linhas telefônicas paratrocar dados.
As redes conectam os computadores diretamente, seja por intermédiode fios especiais ou de alguma técnica de transmissão sem fio.
A Internet é a maior das redes de computadores do planeta.
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Uma Rede de Computadores é formada por um conjunto dedispositivos capazes de trocar informações e compartilharrecursos, interligados por um sistema de comunicação.
Sistema de Comunicação - arranjo topológico interligando osvários módulos processadores através de enlaces físicos (meiosde transmissão) e de um conjunto de regras com o fim deorganizar a comunicação (protocolos).
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Objetivos:
Compartilhamento de Recursos;
Confiabilidade;
Escalabilidade;
Redução de Custos;
Meio de Comunicação eficiente.
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Meios de Comunicação
Refere-se aos fios, cabos e outros recursos usados pelos dados paraviajar de sua origem para seu destino. São eles:
Pares de fios;
Cabos coaxiais;
Fibra óptica;
Transmissão por microondas ;
Transmissão por satélite;
Transmissão sem fio.
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Fio de Par Trançado
Consiste de dois fios entrelaçados umem torno do outro. Capacidade detransmissão de até 100 Mbits/s.
O par trançado é bastante susceptível aruídos e interferência, mas é o meio quetem menor custo por comprimento.
A ligação de nós é extremamentesimples, reduzindo ainda mais o custoda utilização.
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Cabo Coaxial
Há dois fios condutores em um cabocoaxial. Um deles é um fio simples nocentro do cabo; o outro é umablindagem que envolve o primeirocabo com um isolante no meio.Capacidade aproximada de 10 Mbits/s.
Em certa época, o cabo coaxial era otipo de cabeamento de rede maisamplamente utilizado.
O cabo coaxial tem uma imunidade aruído bem melhor que o par trançado,mas seu custo é mais elevado.
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Cabo de fibra óptica
Trata-se de uma fibra que transmitevibrações de raios de luz em vez defreqüências elétricas. Imune ainterferências eletromagnéticas.
O cabo de fibra óptica é apropriadopara transmissão de dados a grandevelocidade e alta capacidade, devido àpequena atenuação e à pureza dosinal.
É o mais caro de todos, mas atingetaxas de quase centenas de Gbits/spara transmitir dados, voz e imagem.
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Conexões sem fio
Com a popularização da comunicação de dados, houve um impulsona direção de meios mais flexíveis e de meios que alcancemdistâncias maiores. Vários tipos de conexões para comunicação semfio oferecem essas vantagens.
As redes permanentes sem fio são usadas especialmente emsituações nas quais é difícil a passagem física dos dados.
Ex: ondas de rádio, microondas, infravermelho,...
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Componentes Básicos de umarede:
Dispositivo emissor;
Link de comunicação;
Dispositivo receptor.
Envia dados binários comopulsos distintos: uns (on) ouzeros (off).
O sinal digital do computadordeve ser convertido para a formaanalógica para ser transmitidopor meio de linhas analógicas.
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MODEM (Modulador/DEModulador): converte o sinal digitalem analógico e vice-versa.
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A conversão de sinais digitais em analógicos denomina-semodulação.
A conversão de sinais analógicos em digitais denomina-sedemodulação.
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Linhas digitais do assinante Como os telefones foram criados para a voz humana, o sistema analógico inteiro foi
projetado para esta aplicação.
No ponto em que cada loop local termina na estação final, o fio passa por um filtro que
atenua todas as freqüências abaixo de 300 Hz e acima de 3,4 kHz (estes são os pontos de
3dB do sistema telefônico analógico).
A família xDSL (Linha Digital do Assinante – em inglês, Digital Subscriber Line) se
caracteriza por conectar os clientes a um switch diferente, que não possui o filtro para a
faixa de voz.Ou seja, toda a capacidade do loop local estará disponível, e não apenas a
largura de banda “artificial” de 3,1 kHz.
O ADSL (em inglês, Asynchronous Digital Subscriber Line) permite velocidades
de até 8Mbps downstream e 1 Mbps upstream.
Espectro do canal de voz
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Tipos de modems mais comuns:
Modem interno inserido no computador (padrão na maioria doscomputadores atuais).
Modem portátil:
Exemplo: modem 3G de diversas operadoras de telefonia.
Modem DSL (Digital Subscriber Line): envia dados por meio dalinha telefônica convencional a velocidades muito altas, semocupar a linha telefônica.
Exemplo: modem da Velox.
Modem a cabo (usa o cabo coaxial já instalado para sua TV).
Muito comum nos EUA e se popularizando no Brasil.
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Classificação das redes
Redes Locais - LANs (Local Area Networks);
Redes Metropolitanas - MANs (Metropolitan Area Networks);
Redes Geograficamente Distribuídas ou Redes de Longa Distância -WANs (Wide Area Networks);
Redes Locais sem Fio - WLANs (Wireless Local Area Network);
Redes Pessoais - PANs (Personal Area Network);
Redes Locais Virtuais - VLANs (Virtual Local Area Network);
Redes Privadas Virtuais - VPNs (Virtual Private Network).
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17Joseana M. Fechine
Distância entre nós Abrangência
até 10 m
até 100 m
até 1 km
até 10 km
até 100 km
até 1.000 km
até 10.000 km
Sala
Edifício
Campus
Cidade
País
Continente
Planeta
L A N
M A N
W A N
Classificação das redes
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Topologias de redes
Definem a forma como os computadores estão fisicamentedistribuídos.
A topologia física é a descrição da rota utilizada pelos cabos da redepara interligar os nós.
Topologia de rede é o layout físico dos fios que conectam nos nós darede.
Topologias comuns: barramento, anel e estrela.
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Arranjo físico (layout) deuma rede
Nó – cada computador,impressora ou servidorna rede.
Três topologias comuns:
Estrela (a)
Anel (b)
Barramento (c)
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Topologia em anel:
Liga todos os nós em uma cadeia circular.
As mensagens de dados percorrem o anel em uma única direção:
Cada nó verifica a mensagem para ver se esse nó é o destinatário.
Se não, a mensagem é transferida ao nó seguinte.
Nenhum perigo de colisão de dados.
Se um nó falhar, o anel se romperá e a rede inteira falhará.
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Topologia em barramento:
Todos os nós são conectados a uma única linha (barramento).
Computadores enviam mensagens a outros computadores da rede:
Se mensagens colidirem com outras mensagens, o nó emissorreenviará a mensagem.
Nós podem ser adicionados/removidos da rede, sem afetar a rede.
Se um nó falhar, a rede não falhará.
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Topologia em estrela:
O comutador central (hub) gerencia a rede.
Todas as mensagens são roteadas através do hub; esta estratégiaajuda a evitar colisões entre as mensagens.
Falha de conexão entre o hub e qualquer nó não afetará o sistemaglobal.
Desvantagem: Se o hub sofrer pane, a rede falhará.
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Elementos de uma rede de computadores
Cabo de rede
Constitui uma maneira de conectar-se fisicamente a uma rede:
LANs de baixo custo conectadas com fios de par trançado.
Muitas LANs são conectadas por cabos coaxiais ou cabos defibra óptica.
Um ponto de acesso sem fio (wap – wireless application protocol)conecta-se à rede convencional:
Provê conexão sem fio à rede.
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Elementos de uma rede de computadores
Placa de Interface de Rede
Conecta cada computador à fiação da rede:
Manipula o envio, o recebimento e a verificação de erros dosdados transmitidos.
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Elementos de uma rede de computadores
Roteadores
Uma ponte possibilita a conexão de redes similares (aquelas queusam os mesmos protocolos).
O roteador dirige o tráfego das comunicações quando diversas redesestiverem conectadas:
Se o tráfego da rede ficar congestionado, o roteador poderedirecionar o tráfego para outra rota.
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Elementos de uma rede de computadores
Gateway
Permite a um nó comunicar-se com um computador em outra redenão similar.
A sua função principal é a conversão de protocolos entre as redes.
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Redes ponto-a-ponto
Todos os computadores têm status igual.
Os usuários compartilham arquivos, impressoras etc., quandonecessário.
Comum em pequenos escritórios.
As redes tendem a ser lentas.
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Rede cliente/servidor
O computador servidor controla a rede:
Freqüentemente, possui diversos discos rígidos e a impressora maisveloz.
O computador cliente solicita serviços do servidor:
Um cliente simples (thin client) tem pouco ou nenhumarmazenamento.
Abordagens de processamento:
Cliente/servidor;
Servidor de arquivos.
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Rede cliente/servidor
O cliente (a) solicita dados do servidor.
O servidor (b) transfere somente os dados solicitados.
O cliente pode executar algum processamento, mas a maioria dosdados é processada no servidor.
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Servidor de arquivos
O cliente (a) solicita dados do servidor.
O servidor (b) envia o arquivo inteiro:
O cliente executa toda a entrada de dados e o processamento.
Arquivo retransmitido ao servidor.
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Protocolos: regras e procedimentos para comunicação.
Quando diversos computadores estão interligados em rede, asregras e procedimentos técnicos que administram suacomunicação e interação são chamados de protocolos.
Principais protocolos:
TELNET (Network Terminal Protocol)
Protocolo para a execução remota de aplicações.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
Protocolo para o envio e recebimento de correio eletrônico.
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FTP (File Transfer Protocol)
FTP - inclui senhas de segurança; capaz de conectar-se a um sistemaremoto (logon), acessar diretórios e executar a transferência de arquivosentre sistemas.
HTTP (HyperText Transfer Protocol)
Protocolo para a transferência de documentos, arquivos e aplicações entresistemas.
POP (Post Office Protocol): Protocolo para a leitura de correio eletrônico.
DNS (Domain Name Service): Fornece o serviço de tradução de nomesde hosts em endereços IP.
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Referências Bibliográficas CAPRON, H. L., JOHNSON, J. A. Introdução à Informática. 8ª edição.
Pearson Prentice-Hall do Brasil, 2009.
TANENBAUM, A. Redes de Computadores. 4ª edição. Elsevier, 2008.
Notas de aula da disciplina “Introdução à Informática”, do professor
Fabrício Braga (UNIVASF).
Notas de aula da disciplina “Introdução à Engenharia da Computação”,
do professor Fábio Nelson (UNIVASF).
Notas de aula da disciplina “Introdução à Computação”, da professora
Joseana Macêdo Fechine (UFCG).