Redes de Computadores Conceitos Básicos€¦ · Computadores Grandes Porte ... Terminais Burros ligados a um sistema central Histórico. Anos 70-80 Processamento distribuído ...

Redes de ComputadoresConceitos Básicos

Prof. Luís [email protected]

http://lrodrigo.lncc.br2012/1 - 2012.02.23

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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


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


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


móvel

O que é a Internet

• Internet: “rede de redes”– fracamente hierárquica– Internet pública e

Internets privadas (intranets)

ISP local

redecorporativa

ISP regional


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


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


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


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



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


Topologia em Grafo (WAM)Topologia em Grafo (WAM)✔ Menor quantidade de Menor quantidade de EnlacesEnlaces✔ ConfiabilidadeConfiabilidade Aceitável Aceitável✔ Possui Possui caminhos alternativoscaminhos alternativos


Topologia em Estrela (LAN)Comunicação Centralizada;

Modularidade e Expansibilidade relacionados ao nó central;

Baixa Confiabilidade.



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.


✔ Func dos Repetidores Inteligentes :


Topologia em Anel (LAN) Modos de Operação dos Repetidores


Topologia em Anel (LAN)✔ Uso de Concentradores✔ Uso de um Anel Simples

✔ Uso de um Anel Duplo✔ Maior Confiabilidade


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



Topologia em Barra (LAN) Uso de Concentradores.


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

….

ISPs e backbones da Internet

ISPs e backbones da Internet

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