Introdução à Tecnologia de Redes de Computadores

Dorlivete Moreira Shitsuka1
Marisa Ribeiro da Silva2
Ricardo Shitsuka3
Introdução à Tecnologia de Redes de
Computadores: uma visão dinâmica
São Paulo
2008
1
Docente do Ensino Superior.Pós-graduada Especialista em Sistemas de Informação, Especialista em
Informática em Educação e Tecnologia em Redes de Computadores. Autora de obras.
2
Docente do Ensino Superior Pós-graduada Especialista em Telecomunicações.
3
Docente do Ensino Superior. Mestre em Engenharia. Pós-Graduado em Tecnologias Educacionais. Pósgraduado em Sistemas de Informação. Pós-Graduado em Redes de Computadores.
Indice
Introdução à Tecnologia de Redes de Computadores ............................................................ 3
INTRODUÇÃO E HISTÓRICO DAS REDES DOS COMPUTADORES........................... 4
CLASSIFICAÇÃO DAS REDES DE COMPUTADORES ................................................ 11
INFRA-ESTRUTURA DE REDES DE COMPUTADORES ............................................. 21
MEIOS DE TRANSMISSÃO .............................................................................................. 21
Componentes das placas de redes......................................................................................... 31
COMPONENTES DAS REDES DE COMPUTADORES .................................................. 43
ALGUMAS TECNOLOGIAS ............................................................................................. 46
APLICAÇÕES E SERVIÇOS EM REDES ......................................................................... 61
OS ENDEREÇOS DE IP...................................................................................................... 65
REVISÃO DOS MODELOS DE REFERÊNCIA ............................................................... 46
PROTOCOLOS DE ACESSO ............................................................................................. 72
1ª semana – 1º horário (antes do intervalo)
Apresentação inicial
Introdução à Tecnologia de Redes de Computadores
Profa. Dorlivete M. Shitsuka
O estudo de redes de computadores é sempre um desafio. Algumas
competências e habilidades a serem desenvolvidas no estudo da Introdução às
Redes de Computadores são:
Competências:
Conhecer os componentes das redes de computadores;
Conhecer os meios de transmissão e recursos de infra-estrutura;
Identificar os níveis dos modelos OSI e TCP/IP;
Habilidades:
Identificar e Informar as necessidades dos usuários em relação a
serviços, infra-estrutura e segurança de rede;
Descrever a infra-estrutura de rede ;
Orientar os usuários no uso dos recursos da rede;
Bibliografia básica
TANENBAUM, A.S. Redes de computadores. Rio de Janeiro: Campus, 1997.
DIMARZO, J.F. Projeto e arquitetura de redes. Rio de Janeiro: Campus, 2003.
Bibliografia complementar
KUROSE, R. Redes de computadores: uma abordagem para internet. São Paulo:
Makron Books, 1995..
SILVA, M.G. Gerenciamento de redes. São Paulo: Érica, 1998.
SHITSUKA, Dorlivete et al. Sistemas de informação: um enfoque
computacional. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2005.
SHITSUKA, Ricardo; BOGHI, Cláudio. Sistemas de informação: um enfoque
computacional.2ed. São Paulo: Erica, 2005.
1ª semana – 1º horário (continuação)
INTRODUÇÃO E HISTÓRICO DAS REDES DOS
COMPUTADORES
Dorlivete M. Shitsuka
Prezado aluno, nos dias de hoje, os usuários de redes desejam cada vez mais
aplicações do tipo:
Correio eletrônico (e-mails) e comércio eletrônico (sites de internet de
compra e venda de produtos);
Transferência de arquivos (upload e download);
Videoconferência;
VOIP (tráfego de voz sobre IP, telefonia em internet);
Vídeo sob demanda (VoD) isto é, acesso a filmes;
Para realizar as tarefas mencionadas, é preciso se ter arquiteturas de redes
que suportem essas aplicações de forma confiável, com segurança, rapidez e
qualidade.
O que é uma rede de computadores?
R: é o compartilhamento de informações e serviços.
Quais vantagens apresentam as redes de computadores?
R: Permitir que se tenha um ambiente de trabalho flexível. Ter computadores
distribuídos. Compartilhar recursos, otimizando o uso dos mesmos e muitas
vezes barateando o custo dos serviços de impressão e outros.
Duplicar a segurança.
O que é uma arquitetura de rede?
R: é a forma como a rede de computadores foi construída.
Que modelos de trabalho de computação em redes existem?
R: Os modelos de trabalho são: computação centralizada, rede distribuída e
rede colaborativa.
Obs: Caríssimo(a) aluno(a): Nossa disciplina é introdutória ao curso de
Tecnologia em Redes de Computadores. Outros aspectos não abordados se
referem à administração de redes, aos sistemas operacionais de redes e à
segurança de redes e serão abordados em outras disciplinas. O assunto de
redes de computadores é complexo e por este motivo, muitas vezes as
disciplinas técnicas vão reforçar conceitos já ensinados nesta disciplina, de
modo a ajudar o(a) aluno(a) recordar e fixar melhor as idéias a respeito de
algum tema de redes de computadores.
O que é uma infra-estrutura?
Infra é um prefixo que indica abaixo, que vem abaixo, que permite o
funcionamento. A infra-estrutura no caso das redes de computadores inclui a
parte física (cabos, conectores, patch panels, switches, roteadores,
pontesmáquinas, servidores, placas de rede, e os modelos de referência
OSI/ISO e TCP/IP).
Como surgiram as redes de computadores distribuidas?
R: Redes de computadores surgiram da necessidade de comunicação e de troca
de dados, informações e arquivos entre computadores distantes uns dos
outros. Por meio da semelhança com a telefonia, pode-se inferir o surgimento
das redes, porém é preciso notar que a telefonia, inicialmente, era utilizada só
para as telecomunicações e não havia o aspecto do processamento envolvido.
Já as redes de computadores foram criadas quando os computadores de
grande porte foram conectados aos computadores pessoais, surgindo a
computação distribuída ou colaborativa.
Imagine que um computador tenha um arquivo e que outra pessoa em outro
computador precise desse arquivo para processar dados.
A questão é: como levar o arquivo de um computador para o outro? Resposta:
se os computadores mencionados, estiverem conectados em rede, é possível
pegar o arquivo de um computador e levar o mesmo para o outro por meio da
rede. Não é isso que fazemos enviando arquivos de músicas, arquivos de vídeo,
arquivos de fotos etc entre celulares e computadores? Pois é, estamos na era
das redes, agora precisamos nos conectar com os outros computadores. Vamos
então, estudar as redes de computadores.
2ª semana – 2º horário
HISTÓRICO DA REDE DOS COMPUTADORES
Dorlivete M. Shitsuka
1871 Antonio Meucci (italiano) registra a patente de um aparelho que
transmitia por meio de um diafragma vibrante. É considerado por alguns como
sendo o inventor do telefone. http://www.museudotelefone.org.br/linha_tempo.htm
1875 Elisha Gray trabalha na invenção de um telefone pela variação da
corrente elétrica.
1876 Graham Bell obtem a patente nº 174.465, de invenção do telefone.
1977 É instalado no Rio de Janeiro o primeiro telefone do país.
1896 Guglielmo Marconi obtem a patente pelo telégrafo sem fio. É considerado
o inventor do rádio.
1940 – Rede de Teleprocessamento – George Stibitz
Stibitz criou uma rede de teleprocessamento (computadores interligados para
se comunicar). Esta foi precursora das atuais redes de computadores, com
teletipos, telefones e a sua calculadora.
Final da década de 1950 – redes telefônicas eram predominantes, foram
projetados os primeiros computadores (main-frames). Os terminais eram
conectados ao main-frame através de cabos, quando instalados localmente ou
remotamente através de modens conectados à rede telefônica.
Com o custo caro dos main-frames e lentidão no envio de informações, foram
desenvolvidos os minicomputadores.
Com custo menor, os minicomputadores começaram a ser utilizados em vários
departamentos de uma mesma empresa, descentralizando a informação em
várias máquinas (com volume menor de informações para processar, os usuários
podiam utilizar o computador com velocidades maiores que as obtidas com o
tempo de processamento compartilhado).
Para interligar-se a este sistema o usuário necessitava somente providenciar
um terminal e os cabos necessários para conectá-los.
Compartilhamento de recursos na área de armazenamento e periféricos
(impressora e dispositivos de leitura de dados)
A interligação era baseada em redes telefônicas, as quais empregavam
comutação.
No auge da guerra fria, o Dep. De Defesa do EUA (DoD – Departament of
Defense) desejava construir uma rede de computadores que sobrevivesse a
uma explosão nuclear.
Foi criada uma comissão científica ARPA (Advanced Research Projects
Agency). Esta agencia contratou universidades e empresas que já investigação
a teoria da comutação de pacotes, e aí deu início à ARPANET (Advanced
Research Projects Agency Network), cujo objetivo principal era a troca de
informações e o compartilhamento de hardware entre pesquisadores,
principalmente no setor militar.
A rede deveria ser formada por uma sub-rede e computadores host.
A sub-rede era composta de minicomputadores chamados de IMP (Interface
Message Processors), que eram responsáveis pela comutação de pacotes.
Em 1969 foi instalado o 1o IMP na Univ. da Califórnia (UCLA) e depois
interligado a outros 3 IMPs instalados nas Univ. de Stanford, Santa Bárbara e
Utah. Era o início da rede ARPAnet (que em 1972 já possuía 15 nós IMPs).
A partir da década de 70 novas tecnologias baseadas em comutação de pacotes
começaram a surgir:
1) ALOHAnet (ilhas do Havai); 2) Telenet (rede comercial); 3) Tymnet e
Transpac (redes francesas)
na década de 70 foram criados os microcomputadores (bem menores e com
custo menor que os minicomputadores e main-frames).
Em 1973, Robert Metcalfe apresentou em sua tese de doutorado os princípios
de interligação de redes locais que mais tarde levou ao desenvolvimento da
Ethernet
Início da década de 1980 – Evolução da Arpanet
Em função do seu grande crescimento, a Arpanet foi dividida em Minet e
Arpanet.
A minet tornou-se a parte militar da rede, e a Arpanet ficou com a parte
científica e de pesquisa.
Outras redes foram surgindo nos anos seguintes, como a Usernet, Cisnet,
Bitnet, etc.
1983 – A Arpanet começou a usar o protrocolo TCP/IP, começando a ser
chamada de internet, por ser uma rede de dimensões mundiais.
1985– Criação da NSFNET (National Science Foundation Network)
A NSFNET passou a ser administrada pela ANS (Advanced Network and
Services) com o apoio da IBM, MCI e Merit.
1990 – A Arpanet foi extinta, passando a rede NSFNET, a ser o principal
backbone (rede de maior capacidade de tráfego de dados) da internet.
Backbone = estrutura central de internet, onde se investe mais em estruturas
de comunicação, onde se faz os registros de domínio.
1991 – Tim Berners-Lee inventa a www (World Wide Web).
1993 – A internet deixa de ser uma instituição de natureza acadêmica para se
transformar na internet comercial dos dias de hoje, a nível mundial.
1993 – Marc Andreessen, inventou o pioneiro dos browsers, chamado de
Mosaic. Distribuiu 400.000 cópias, e foi descoberto por um investigador
chamado Jim Clark, com quem criou a empresa Netscape, que chegou a ter 80%
do mercado dos navegadores.
1993 – David Filo e Jerry Yang, criaram o site Yahoo.
Internet no Brasil
1989 – A internet chega no Brasil, com duas conexões via satélite: uma na
FAPESP (Fundo de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), e outra no
LNCC (Laboratório Nacional de Computação Científica) do Estado do Rio de
Janeiro, ambas com os Estados Unidos da América.
Para conectar o restante do país, foi criada a RNP (Rede Nacional de Pesquisa).
Inicialmente, apenas Universidades e órgãos de pesquisa tinham acesso à
internet no Brasil.
No final de 1994 – surgiu o projeto da internet comercial, a qual seria assumida
pela EMBRATEL (Empresa Brasileira de Telecomunicações).
Devido ao grande número de interessados, a responsabilidade pela coordenação
comercial da internet foi passada à RNP, ficando a EMBRATEL com o serviço
de interconexão física.
1995 – Criado o comitê gestor Internet por iniciativa dos Ministérios da
Ciência e Tecnologia e das Comunicações para coordenar a implantação do
acesso à Internet no Brasil.
Nos dia de hoje, a Internet é a rede das redes. É uma WAN (wide area
network). Mas como é possível as máquinas de uma rede se comunicarem?
R: Essa comunicação só é uma realidade devido aos padrões de redes, utilizados
mundialmente, é que permitem a interoperabilidade entre máquinas diferentes.
Tais padrões seguem o modelo OSI (Open System Interconnection).
Onde se pode fazer o registro de um domínio no Brasil?
R: www.registro.br.
2ª semana – 1º horário
CONCEITO E NOÇÕES DE REDES DE COMPUTADORES
Ricardo Shitsuka
O que é uma rede de computadores?
Existem várias idéias a respeito do que seja uma rede de computadores. Vamos
procurar algumas, desde as mais populares às mais sofisticadas.
Segundo o Wikipedia
Uma rede de computadores consiste de dois ou mais computadores ligados
entre si e compartilhando dados, impressoras, trocando mensagens (emails),
etc. Internet é um exemplo de Rede. Existem várias formas como os recursos
de vários equipamentos interligados podem ser compartilhados, mediante
meios de acesso, protocolos e requisitos de segurança.
Já vimos anteriormente que,
Rede é compartilhamento de informações e serviços.
Numa rede de computadores, os usuários devem explicitar com qual máquina
desejam conectar-se. Ex.: ftp para um determinado endereço.
Para ampliar nosso conhecimento sobre as redes de computadores, que tal
vermos outra definição que complemente a anterior?
Para Tanenbaum (1997), que é um consagrado autor da área de informática:
Rede de computadores
interconectados.
é
um
conjunto
de
computadores
autônomos
Note que a definição fala em computador autônomo, isto é, aquele que não
possui a relação mestre/escravo com outro.
Complementando a definição anterior, existe outro conceito que é o de sistema
distribuído (SD). Num SD existem vários computadores autônomos
interligados. Nele o usuário não indica qual deles deve usar. O Software de
rede instalado é quem aloca a qual máquina vai se conectar.
O que é internet?
Internet é uma rede de computadores que possui ramificações em centenas de
países.
É um conjunto de diversas redes que se comunicam por meio do protocolo
TCP/IP conectando milhões de equipamentos no mundo.
A internet é um conjunto interconectado de redes públicas e privadas, cada
uma com gerenciamento próprio.
É conhecida também como “rede das redes”
Do ponto de vista técnico: a internet é um conjunto de enlaces físicos e lógicos
interligando sistemas computacionais de todo o mundo.
O que é intranet?
Intranet é uma rede interna de uma organização que utiliza os recursos da
internet.
O que é extranet:?
Extranet é o mesmo princípio de uma intranet, porém aberta a colaboradores e
fornecedores, que não fazem parte do quadro funcional da empresa.
Quando duas ou mais empresas conectam suas redes corporativas (intranets).
2ª semana – 2º horário
CLASSIFICAÇÃO DAS REDES DE COMPUTADORES
Ricardo Shitsuka
Quais são os tipos de redes de computadores que existem? Como podemos
classificar as redes de computadores?
Podemos classificar as redes da seguinte forma:
A) Quanto à Aplicação – podem ser organizadas em alguns modelos:
Cliente/Servidor – numa rede pode se ter máquinas funcionando como
repositório, servidor de impressão, servidor de periféricos, sem oferecer
nenhum outro serviço. Pode se ter também máquinas que gerenciam a rede e
ofereçam alguns serviços.
Uma máquina cliente solicita à maquina servidor, que determinada tarefa seja
executada, e esta devolve a resposta ao cliente.
Ponto-a-ponto (peer-to-peer ou P2P) - cada computador age como servidor
para outros computadores, seus pares.
Características:
É usada em redes pequenas (normalmente com até 10 micros).
É de baixo custo e fácil implementação. É de baixa segurança.
Pode ser feita com sistema simples de cabeamento. Todos os micros precisam
necessariamente ser “completos”, isto é, funcionam normalmente sem estarem
conectados à rede.
Não existe um administrador de rede, a rede é administrada por cada usuário.
Não existem micros “servidores”, cada micro ora age como um servidor, ora
age como cliente.
B) Quanto à utilização e emprego:
Corporativas: quando. uma organização possui filiais espalhadas em diferentes
localidades e possui redes, há a necessidade de compartilhamento de
informações. A interligação pode ser por meio de cabos telefônicos, enlaces de
rádio, fibras, satélite etc.
Redes de pessoas: com a popularização de micros, as redes começaram a
oferecer serviços a pessoas físicas. Entre as aplicações: web, jornais
eletrônicos, e-mail, ICQ, Chat, MSN, jogos, vídeo etc.
C) Quanto à Tecnologia de Transmissão, podem ser:
Unicast: há apenas 1 canal de comunicação que é compartilhado por todas as
máquinas. As mensagens trafegam por pacotes. Cada pacote é enviado para
todas as máquinas da rede mas só fica naquela de endereço correto. Ex: rede
sem fio.
Boadcast: uma máquina gera os pacotes para todos os destinos. Ex: TV e rádio.
Multicast: é a transmissão de pacotes só para máquinas de um subconjuno. Ex:
TV a cabo pay-per-view.
Ponto-a-ponto: conexão entre pares individuais de máquinas.Ex.: sistema
celular e rede sem fio.
D) Quanto ao tamanho, podem ser:
LAN (local area network): redes privadas que contém alguns kilômetros. Ex:
intranet, redes locais de faculdade, etc.
Características: tecnologia (um só cabo), tamanho (limitação), topologia
(barramento, anel ou ponto a ponto).
MAN (metropolitan area network): é uma rede que cobre uma cidade inteira,
pode ser privada ou pública. Ex: CATV e Wireless Man.
WAN (wide-area network): é uma rede geograficamente
Abrange grande área: um país ou continente. Ex: internet.
distribuída.
E) Quanto ao modo de transmissão:
Assíncrona: o sincronismo é estabelecido individualmente para cada caractere.
Este recebe bits adicionais de start e stop. Ex: transmissão de letra em código
ASCii.
Síncrona: o sincronismo é estabelecido no início da transmissão de cada
mensagem. Este sincronismo é mantido até o final da transmissão
F) Quanto ao modo de operação:
Simplex: transmissão num só sentido. Ex: sensor, rádio e TV.
Half-duplex: transmissão nos dois sentidos porém não simultaneamente. Ex:
rádio-amador. Necessitam de protocolos que necessitam de confirmação de
recebimento
Full-duplex: transmissão nos dois sentidos simultaneamente. Ex: telefone.
Resumindo: As redes de computadores podem ser classificadas segundo a:
1) Aplicação em:
a) Ponto-a-ponto
b) Cliente-servidor
2) Utilização em:
a) Corporativas
b) de Pessoas
3) Tecnologia de transmissão:
a) Ponto-a-ponto
b) Redes de difusão
4) Escala ou tamanho:
a) LAN (redes privadas locais, de pequena distância)
b) MAN (metropolitan area network. Ex: rede numa cidade)
c) WAN (rede geograficamente distribuída. Ex: internet)
5) Forma ou modo de transmissão:
a) Assíncrona (sincronismo é feita por caracter, transmissão em qq.tempo)
b) Síncrona (sincronismo é feito no início da transmissão)
6) Forma ou modo de operação:
a) Simplex (a transmissão (trm) só ocorre num sentido. Ex: TV)
b) Half-duplex (trm em dois sentidos, não simultâneos. Ex: “câmbio”)
c) Full-duplex (transmissão da informação em ambos sentidos. Ex: telefone)
3ª semana – 1º horário
Topologias das redes
Uma topologia de rede é usada quando não pode haver nenhuma interrupção nas
comunicações, por exemplo os sistemas de controle de uma usina de energia
nuclear. Como é possível ver na figura, cada host tem suas próprias conexões a
todos os outros hosts. Isso também reflete Topologia define a estrutura da
rede.
Existem duas partes na definição da topologia, a topologia física, que é o layout
atual do fio (meio) e a topologia lógica, que define como os meios são acessados
pelos hosts. As topologias físicas que são comumente usadas são barramento,
anel, estrela, estrela estendida, hierárquica e rede. Essas são exibidas na
figura.
•
Uma topologia de barramento usa um único segmento de backbone
(comprimento do cabo) ao qual todos os hosts se conectam diretamente.
•
Uma topologia em anel conecta um host ao próximo e o último host ao
primeiro. Isso cria um anel físico do cabo.
•
Uma topologia em estrela conecta todos os cabos ao ponto central de
concentração. Esse ponto é normalmente um hub ou switch, que será descrito
mais adiante neste capítulo.
•
Uma topologia em estrela estendida usa a topologia em estrela para ser
criada. Ela une as estrelas individuais vinculando os hubs/switches. Isso, como
você aprenderá mais adiante o projeto da Internet, que possui vários caminhos
para qualquer lugar
Quando uma organização, empresa ou pessoa vai investir na construção
de uma rede de computadores, ela precisa de profissionais da área de
Computação e Informática.
As primeiras coisas que o profissional faz são:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
identificar os objetivos da organização com relação à rede;
quais as necessidades de serviços;
de infra-estrutura e de segurança;
quem vai utilizar;
quantos pontos de rede serão necessários;
quantas máquinas serão utilizadas;
que software será necessário;
que segurança será necessária.
Questões objetivas, tipo teste, para todo aluno resolver, assimilar e fixar
conhecimentos:
1. [SHITSUKA,2005b] Uma rede de computadores que abrange uma
cidade e não possui elementos de comutação é classificada como:
( )a. WAN; ( )b. LAN; ( )c. MAN; ( )d. CAN;
( )e. BAN.
2. [Banco Central,2001] As redes corporativas implementadas por meio de
redes públicas como é o caso da Internet, são denominadas:
( )a. WANs; ( )b. VLANs; ( )c. NATs; ( )d. VPNs;
( )e. LANs.
3. [Provão do MEC 2003] Dos 125 milhões de cartões de crédito com chip
de determinada empresa, 1,5 milhões estão no Brasil. No entanto, a
empresa espera conseguir um aumento de 100% desse número nos
próximos anos. Um dos principais aspectos da tecnologia de cartões
inteligentes (que contêm chip) é feita no terminal do ponto-de-venda, em
vez de ser centralizada na empresa. (Revista Network, mar.2003). para
a implementação do sistema de cartões inteligentes, é indipensável a
existência da tecnologia de:
( )a. sistemas de gerenciamento de relacionamento com clientes (CRM);
( )b. sistemas automatizados de controle de estoques nos pontos-de-venda;
( )c. arquitetura cliente/servidor baseada em redes de computadores;
( )d. redes neurais e outros sistemas de inteligência artificial;
( )e. aplicativos de automação de escritórios, tais como: planilhas
eletrônicas e editores de textos.
4. [TCM/RJ- concurso para analista] Uma nova tecnologia utiliza a rede de
distribuição de energia elétrica como meio de transmissão de dados em
alta velocidade, abrindo um novo mercado para acesso à Internet em
banda larga, conexões de voz, aplicações de vídeo e muitos outros
serviços. Esta tecnologia é denominada:
( )a. “High Power Band”;
( )b. “Electric Line Access”;
( )c. “Internet Electric Link”;
( )d. “Power Line Communications”;
( )e. “Shock wave technology”.
5. [TCM/RJ – concurso para analista] Um funcionário do Tribunal de Contas
do Rio de Janeiro acessa a Internet por meio de um browser. Em dado
momento, ele insere a URL www.tcm.rj.gov.br e acesse o site. Este
procedimento foi possível porque a Internet utliza um mecanismo que
converte os endereços nominais em IP e vice-versa. Esse mecanismo é
conhecido por:
( )a. TELNET;
( )b. PROXY;
( )c. WINS;
( )d. DNS;
( )e. NDA.
6 [SHITSUKA,2005a] A transferência de um arquivo de um servidor na
Internet pra o computador de um usuário é denominada:
( )a. Link; ( )b. Donwnload; ( )c. TFP; ( )d. TDS; ( )e. TDM.
7 [SHITSUKA,2005a] O serviço de Internet que possibilita aos usuários
trocar informações em tempo real é conhecido pelo nome de:
( )a. e-mail; ( )b. Telnet; ( )c. IBM; ( )d. FTP; ( )e. IRC.
8 Cada página WWW possui um endereço único o qual é chamado:
( )a. URL; ( )b. DNS; ( )c. IBM; ( )d. FTP; ( )e. IRC.
9 [Schatt,1993]A entrega de cartões de programas e a recepção de
resultados no dia seguinte é uma característica do
( )a. processamento batch;
( )b. processamento online;
( )c. processamento distribuído;
( )d. processamento remoto;
( )e. processamento paralelo.
10 [SCHATT,1993] Os servidores de arquivo centralizado em redes são
encontrados em:
( )a. redes peer-to-peer;
( )b. redes cliente/servidor;
( )c. computação mestre/escravo;
( )d. arquitetura de computação matricial;
( )e. redes neurais.
Respostas:
1. a correta é C) MAN, que é a metropolitan área network.
2. a correta é D) VPNs, que são as virtual private netewor.
3. a correta é arquitetura C), cliente/servidor baseada em redes de computadores, pois
ela permite que se centralize no servidor as informações transmitidas pelos chips
existentes nos cartões.
4. a correta é a D) “Power Line Communications”. Por meio desta tecnologia pretende-se
ter internet via rede elétrica.
5. a correta é a D) DNS, ou seja, domain name system.
6. a correta é a B) Download de arquivos.
7. a correta é a E. IRC. É o serviço em que os usuários consersam on-line e em tempo real.
8. a correta é a A) URL, ou seja, uniform resource locator.
9. a correta é a A) processamento batch, que ocorre por lotes. Ela era característica dos
computadores até o final da década de 70.
10. a correta é a B) rede cliente/servidor.
Referências Bibliográficas dos exercícios
[SHITSUKA,2005a] SHITSUKA, Dorlivete et al. Sistemas de informação: um
enfoque dinâmico. 2ed. São Paulo: Erica, 2005.
[SHITSUKA,2005b] SHITSUKA, Dorlivete et al. Sistemas de informação: um
enfoque computacional. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2005.
[SCHATT, 1993] SCHATT, Stan. Como funcionam as redes locais. 4ed. Rio de
Janeiro: Berkeley, 1993.
3ª semana – 2º horário
Noções de Projetos de Redes
O que é um projeto de redes?
R: Um projeto é um planejamento do que será necessário: dos equipamentos,
instalações, pessoal envolvido (e responsáveis), tempo a ser gasto e custos. O
projeto se divide em Lógico e Físico.
O que é o projeto lógico
R: É a primeira etapa. É necessário se levantar dados e necessidades da rede.
Pode-se utilizar algumas perguntas para ajudar a criar o projeto lógico.
Que dados vou compartilhar?
Quem serão os usuários? Quais as necessidades dos usuários? Que tipo de
dados serão compartilhados? Pretende por internet nos computadores ligados
à rede? Qual a necessidade de segurança? Haverá banco de dados a serem
compartilhados?
Observe que documentos que ficarão na rede ou serão compartilhados. Veja
que programas estarão na rede? (cuidado com as licenças: ex, com uma licença
de Office, não se pode usá-lo em mais de uma máquina ao mesmo tempo). Outro
exemplo é: se você tiver 3 pontos de rede acessando um banco de dados de um
servidor, serão precisos 3 licenças de uso do software que acessa o Banco de
dados.
Se detectei que vou usar Internet com Web e e-mails nos computadores
de minha rede local de cinco computadores o que eu poderia fazer para
distribuir a internet pela rede e usar os recursos mencionados?
R: Posso utilizar um um computador servidor e switch com cabeamento para as
estações da rede. Cada estação terá que ter os seus sistemas operacionais e o
de rede e também os softwares os softwares para acesso a web e e-mails.
Projeto físico e confecção dos cabos
Nesta etapa você ira identificar as necessidades físicas do ambiente onde será
instalada a rede local.
Quando maior for as dimensões de sua rede maior deverá ser a preocupação
com o projeto físico. Nesta etapa serão definidos:
Locais para as máquinas
Dimensão e local para passagem dos cabos
Local para instalação do hub
Tipo de canaleta a ser utilizada para acomodar os cabos da rede.
Poderá ser contratado um profissional (eletricista) para executar o projeto.
Muitas vezes você necessitará do projeto elétrico do ambiente onde deseja
instalar a nova rede pois talvez existam dutos nas paredes onde previamente já
tenha sido projetado para acomodar os cabos de uma rede.
Nas redes uma das fontes de problemas é a interferência eletromagnética
causada por motores elétricos, refrigeradores, lâmpadas fluorescentes e
aparelhos elétricos diversos. Para diminuir ou mesmo eliminar o problema podese utilizar cabo de par trançado blindado (STP), ou fibras ópticas ou encontre
caminhos alternativos para os cabos da rede que fiquem isolados das fontes de
interferência.
O desenho das redes deve mostrar onde estarão os equipamentos, onde
passará o cabo e tendo as medidas das salas pode-se calcular a metragem de
cabo necessária, veja um exemplo, no desenho abaixo.
Exemplo de projeto físico
EXERCÍCIO:
Questões:
a) O que é uma rede de computadores?
b) Como as redes de computadores podem ser classificadas?
c) O que são modelos de referência em redes de computadores? E quais
são os principais modelos de referência?
d) Quantas são e quais são as camadas do modelo OSI/ISO?
e) Quantas camadas tem o modelo TCP/IP e quais são?
Vamos estudar alguns pequenos projetos após as aulas de cabeamento.
4ª Semana – 1º horário
INFRA-ESTRUTURA DE REDES DE COMPUTADORES
MEIOS DE TRANSMISSÃO
Ricardo Shitsuka
Os meios de transmissão são os elementos de infra-estrutura pelos quais
passarão os sinais elétricos ou então os sinais de ondas de rádio ou sinais
luminosos. Esses meios de transmissão podem ser classificados didaticamente
conforme os itens seguintes:
CLASSIFICAÇÃO DOS MEIOS DE TRANSMISSÃO: (este é o aspecto físico)
a). Meios guiados = cabo de pares trançados, fibra óptica e cabo coaxial.
b) Meios.não-guiados = espectro magnético, eletromagnético (wireless,
infravermelho, microondas, sinais de rádio, sistemas celulares, sistemas
via satélite, etc.)
MEIOS GUIADOS
Caro(a) aluno(a), vamos falar um pouco sobre os meios guiados. Começaremos
pelo cabo coaxial (que tem emprego em redes que ainda existem no mercado e
também nos cabos de TV), a seguir vamos trabalhar o par trançado, e
finalmente a fibra óptica. Vamos lá?
O site da empresa Black Box é um local que possui um catálogo bom para
pegarmos informações sobre cabeamentos e materiais para redes de
computadores.
Outro referencial importante é o site da Furukawa.
1) Cabo coaxial – consiste de um fio de cobre esticado na parte central
envolto por um material isolante. Parece com os cabos de CATV, utilizado
pelos canais de TV a cabo.
cabo coaxial
Camadas do cabo coaxial:
1) Fio de cobre – por onde os dados são transmitidos.
2) Dielétrico – camada isolante (é a parte branca que
envolve o fio de cobre)
3) Malha metálica que protege as duas camadas internas.
4) Jaqueta – camada de revestimento externo.
5) O cabo permite passar o TX e o RX no mesmo cabo.
6) Utiliza um alicate de climpagem especial.
O material isolante, do cabo coaxial, é protegido por uma malha sólida
entrelaçada recoberta por uma capa plástica. Veja a seguir alguns tipos de
cabos coaxiais os quais são empregados conforme a necessidade que é
determinada pelo dimensionamento no projeto. Os cabos coaxiais são
classificados conforme os itens abaixo:
b) Cabo coaxial fino (Thin Coaxial Cable). Tabém é conhecido como
cabo 10 base 2.
Especificações para projeto:
a1) Utiliza a especificação RG 58 AW (pronuncía-se aú).
a2) Na rede só pode ter no máximo 30 máquinas.
a3) A distância mínima entre máquinas é de 50 cm (essa distância
é chama da de lance.
a4) Utiliza o conector BNC.
a5) Em cada placa de rede é usado um conector T.
a6) É necessário o uso de terminadores de 50 ohms nas 2
extremidades da rede para fechar o circuito.
a5) Tem impedância de 50 ohms. O 10 significa que o cabo pode
transmitir a 10 Mbps (mega bits por segundo). O 2 refere-se a
distância máxima que o sinal pode percorrer, que teoricamente é
de 200 m. É um valor teórico, pois na prática só chega a 185 m.
Caro(a) aluno(a): cuidado com as unidades
10Mbps é diferente de 10 MBytes/s. Note também que
impedância é a resitência.
a7) Espaçamento máximo – 185m
Uso: ainda é usado no pigtail, entre o rádio e a antena, ou seja, é
usado o cabo RG58 também em wireless.
b) Cabo coaxial grosso (Thick Coaxial Cable)
Espaçamento máximo – 500m
c) Cabo coaxial banda larga
Espaçamento máximo – 1800m
conector BNC
conector BNC em “T”
c) Cabo coaxial de TV – é o cabo RG 59
Note que oeste cabo é semelhante ao 10 base 2, porém a resistência é de
75 ohms e um não pode ser usado no lugar do outro, justamente devido a
diferença de resistência.
Obs: por que não posso usar mais que 30 máquinas no 10 base 2?
R: Por que com mais de 30 máquinas, o número de colisões será muito elevado e
pode paralisar a rede.
4ª Semana - 2º Horário
Projetos
Monte o projeto, abaixo, de uma rede em uma clinica médica utilizando o
cabeamento coaxial RG 58.
Qual a quantidade de material usado?
1 - Conectores BNC______
2 - Conectores T________
3 – Lances de cabo ______
4 – Terminadores_______
Monte um outro projeto a sua escolha para uma pequena empresa, com no
mínimo 25 computdores.
5ª Semana – 1º e 2º Horários
Par Trançado
2) Par trançado – é o meio de transmissão de redes, mais antigo e comum. Ele
é constituído de um par de fios de pequena bitola e trançados para diminuir
o efeito indutivo entre eles. Entre os tipos de par trançado telefonico, de
redes, os mais comuns são os cabos UTP e o STP, descritos a seguir:
a) UTP (Unshielded Pair Twisted - é cabo de par trançado sem blindagem).
Atualmente são utilizados para redes de computadores somente os cabos de
categoria 5 da Furukawa (Multi-Lan-Plus, 24 AWG (bitola) – categoria 5). Esse
tipo de cabo pode sofrer interferência eletromagnética.
Par trançado sem blindagem.
b) STP (Shielded Twisted Pair – é cabo de par trançado com blindagem) A
blindagem é uma proteção contra as ondas eletromagnéticas por exemplo de
motores elétricos, as quais, de outra forma, causariam interferência na
transmissão dos sinais que passam pelo cabo.
Par trançado com blindagem
Conector RJ-45, utilizado pelo par trançado sem blindagem.
Monte o projeto, abaixo, de uma rede em uma clinica médica utilizando o
cabeamento coaxial RG 58.
Qual a quantidade de material usado?
1 – Conectores RJ-45________
2 – Hubs_______
3 – Lances de cabos _________
Crie outro projeto utilizando cabo CAT5E.
O professor vai propor mais 3 exercícios os quais deverão ser realizados pelos
alunos no prazo determinado.
6ª Semana – 1º Horário
Fibra Óptica
3) Fibra optica – são cabos de fibras ou de vidro ou de plástico que possuem
alta pureza e são usadas para transmitir os sinais elétricos. Elas trabalham
com uma frequência próxima à da velocidade da luz. Outras características
são:
distância máxima – multimodo = 2km
monomodo = 10km
Agora, vamos falar um pouco sobre o meio não guiado, este envolve a
transmissão wireless (pronuncia-se “uaireles”)ou seja, traduzindo é “rede sem
fio”.
Cabo de fibra óptica usado em redes.
Conector ST, usado pela fibra óptica.
7ª semana – 1º e 2º Horário
Transmissão sem fio WireLess e revisão da matéria
4) Transmissão sem fio – wireless (os elétrons ao se movimentarem criam
ondas eletromagnéticas que podem se propagar no espaço livre, inclusive no
vácuo).
Hoje em dia esta cada vez mais comum se encontrar pontos de rede sem fio
nos shoppings e prédios. Essa tecnologia de meio de transmissão não guiado. A
padronização das redes sem fio ocorre por meio da utilização dos padrões do
IEEE (Intitute of Electrical and Electronic Engineers, dos Estados Unidos). Os
padrões utilizados para redes sem fio, do IEEE são os da série 802.11
Os sistemas mais conhecidos para transmissão de dados sem fio são;
Rádio
Infravermelho
Laser
Estudaremos a seguir alguns desses sistemas de transmissão de dados sem fio.
Rádio
Antes de explorarmos as tecnologias existentes no mercado, existem dois
modos básicos de transmitirmos dados através de ondas de rádio.
Transmissão não- direcional.
Transmissão direcional
Comunicação via satélite
Infravermelho
Outras vezes, em vez de usarmos ondas de rádio, usamos luz
infravermelha para fazer a interligação de computadores sem usarmos cabos. É
o caso de redes locais sem fio, especialmente aquelas onde há necessidade de
se conectar notebooks (por exemplo, em empresa onde há funcionários que
fazem visitas em clientes usando um notebook e posteriormente necessitam
transmitir os dados coletados para rede da empresa.
Exemplo de uma rede usando conexão infravermelha.
A seguir, enumera-se alguns dos principais orgãos de padronização de redes em
nível mundial. Por que é importante que estes orgãos existam e criem as
padronizações? Respota: para que as rede possam se comunicar umas com as
outras.
Órgãos de padronização de redes
EIA – Electronic Industries Association
ANSI – American National Standards
FIPS – Federal Information Processing Standards
MILSTD – Military Standards
FCC – Federal Communications Comision
IEEE – Institute of Electrical and Electronic Eng.
ISO – International Standard Organization
Alguns sites internacionais sobre redes e sua padronização são os seguintes:
Request for comments:
www.Rfc-editor.org/
Internet architecture board:
www.iab.org/
Internet assigned number authority:
www.iana.org/
Internet engineering task force:
www.ietf.org/
Internet research task force:
www.irtf.org/
Internet engineering steering group:
www.ietf.org/iesg.html
Componentes das placas de redes
Marisa Ribeiro da Silva
As placas de rede não são equipamentos caros; são relativamente simples e o
funcionamento é baseado em padrões abertos. Isso faz com que exista uma
concorrência acirrada que obriga os fabricantes a produzirem placas cada vez
mais baratas.
No começo da década de 90 existiam três padrões de rede, as redes Arcnet,
Token Ring e Ethernet. As redes Arcnet tinham problemas de desempenho e as
Token Ring eram muito caras, o que fez com que as redes Ethernet se
tornassem o padrão definitivo "Ethernet" é quase um sinônimo de placa de
rede. Até mesmo as placas wireless (placas sem fio) são placas Ethernet.
Lembre-se que Ethernet é um nome de um padrão que diz como os dados são
transmitidos. Todas as placas que seguem esse padrão são chamadas de placas
Ethernet. Não estamos falando de uma marca ou de um fabricante específico.
Ethernet/FDDI e Token Ring: são padrões para cabeamento e sinalização das
camadas “física e enlace do Modelo OSI”.
Criado
pela Xerox, O Ethernet foi o método de transporte das primeiras
redes locais a serem padronizadas e vendidas por múltiplas empresas. Este
pioneirismo gerou os seus frutos: a imensa maioria dos fabricantes de
dispositivos usam o padrão Ethernet para LANS, Segundo o modelo ISO/OSI,
Ethernet é um padrão que define os níveis 1 e 2 (físico e lógico), especificados
respectivamente pelas normas 802.3 e 802.2 da IEEE
Fast Ethernet - È a opção mais simples para migrar a atual base instalada
Ethernet (baseada em 10BaseT) para uma taxa de 100 Mbits/seg, uma vez que
o cabeamento pode ser mantido. (Detalhe: opera somente em cabeamento
categoria 4 ou 5 no Brasil, tipicamente o cabeamento categoria 4 não é
utilizado, pois é originário das redes Token-ring).
VLANS – Uma rede VLAN é uma rede independente de localização física que
pode ser composta
de grupos espalhados por diferentes localidades (tais
como: andares ou ainda edifícios separados) os Switches
frame (Ethernet,
Token Ring e FDDI) e ATM são os dispositivos essenciais para a criação de
VLANS.
TOKEN-RING – È um método de controle de acesso à mídia de acesso á mídia
em uma rede local, usado em topologia em anel, que utilizam a tecnologia token
passing em um anel físico. Cada estação na rede para o toque que circula na
rede (seqüencialmente, de estação em estação, conforme a disposição
das
estações)
Todas as estações conectam a um Hub de cabeamento central denominado
MultiStation Access Unit , ou MAU, usando cabeamento especial
de par
trançado.
O Hub central facilita a resolução de falhas. O Tokem Ring é um protocolo de
enlace, e funciona nos níveis de enlace e físico do modelo OSI camada 1 e2
(físico e lógico)
FDDI –(Fiber Distributed Data Interface) – Padrão relativamente antigo,
baseado em fibra óptica, é uma tecnologia cara, porém confiável, utilizada na
integração de redes locais (backbone), dada sua alta velocidade (100 Mbtis/s),
para os padrões da época. FDDI prove uma topologia opcional que contém anéis
primários e secundário com os dados fluindo em direções opostas. Se a linha
cai, o anel secundário é usado para contornar a falha.
O FDDI, prove serviços de rede no mesmo nível que Ethernet e Token Ring,
(camadas OSI 1 e 2)
MAC-ADRESS- Endereço da sub-camada MAC, um número único de 48 bits
(usualmente representado como um número hexadecimal de 12 dígitos) que é
codificado nos circuitos dos dispositivos para identifica-los em uma rede local,
conversão de endereços MAC. Binário/Decimal/Hexa,/etc.
O endereço MAC, fica registrado na placa de rede, localizado na camada de
enlace.
Exemplo em uma placa de rede VLSI, existe um programa feito em C, para
fazer a placa de vídeo funcionar, foi escolhida a linguagem C, por ser mais fácil
e por ser uma linguagem de alto nível,
0 e 1 (baixo nível) assembler
C, Cobol, Fortran (alto nível).
Padrões existentes de redes Ethernet
São três os padrões de redes Ethernet (com fio):
•
10 megabits,
•
100 megabits e
•
1 gigabit (também chamadas de Gigabit Ethernet). Já estão
disponíveis também as redes de 10 gigabits, mas por enquanto elas ainda são
muito caras, pois utilizam placas específicas e cabos de fibra óptica.(transmite
informações através de sinais luminosos, em vez de sinais elétricos, estes
valores são 0 e 1)
Estes três padrões são intercompatíveis, você pode misturar placas de 100
megabits e Gigabit na mesma rede, mas, ao usar placas de velocidades
diferentes, a velocidade é sempre nivelada por baixo, ou seja, as placas Gigabit
são obrigadas a respeitar a velocidade das placas mais lentas.
As redes e hubs de 10 megabits estão em desuso. Quase não se vêem mais à
venda e nem são uma boa opção de compra de qualquer forma. As de 100
megabits são o padrão (por enquanto), pois são muito baratas e propiciam uma
velocidade suficiente para transmitir grandes arquivos e rodar aplicativos
remotamente.
Tudo o que a placa de rede faz é transmitir os uns e zeros enviados pelo
processador através do cabo de rede, de forma que a transmissão seja
recebida pelos outros micros. Ao transferir um arquivo, o processador lê o
arquivo gravado no HD e o envia à placa de rede para ser transmitido.
Os HDs atuais são capazes de ler dados a 30 ou 40 MB por segundo. Lembre-se
que um byte tem 8 bits, logo 30 MB (megabytes, com o B maiúsculo)
correspondem a 240 megabits (Mb, com o b minúsculo) e assim por diante. Se
você dividir 100 megabits por 8, terá 12.5 megabytes por segundo. É bem
menos que um HD atual é capaz, mas já é uma velocidade razoável. No que
depender da rede, demora cerca de um minuto pra copiar um CD inteiro por
exemplo.
A opção para quem precisa de mais velocidade são as redes Gigabit Ethernet,
que transmitem a até 1000 megabits (125 megabytes) por segundo. As placas
Gigabit atuais são compatíveis com os mesmos cabos de par trançado cat 5
usados pelas placas de 100 megabits, por isso a diferença de custo fica por
conta apenas das placas e do switch. Elas estão caindo de preço e se
popularizando rápido. Por volta do final de 2006 será raro encontrar placas de
100
megabits
à
venda.
ttp://www.guiadohardware.net/tutoriais/redes-
componentes-cabeamento/
Existem cabos de cat 1 até cat 7. Como os cabos cat 5 são suficientes tanto
para redes de 100 quanto de 1000 megabits, eles são os mais comuns e mais
baratos; geralmente custam em torno de 1 real o metro. Os cabos cat5e
(comuns atualmente) seguem um padrão um pouco mais estrito, por isso dê
preferência a eles na hora de comprar.
Em todas as categorias, a distância máxima permitida é de 100 metros. O que
muda é a freqüência (e conseqüentemente a taxa máxima de transferência de
dados suportada pelo cabo) e o nível de imunidade a interferências externas.
Descrição de todas as categorias de cabos de par trançado existentes:
o
Categoria
1:
Utilizado
em
instalações
telefônicas,
porém
inadequado para transmissão de dados
o
Categoria 2: Outro tipo de cabo obsoleto. Permite transmissão de
dados a até 2.5 megabits e era usado nas antigas redes Arcnet.
o
Categoria 3: Era o cabo de par trançado sem blindagem mais
usado em redes há uma década. Pode se estender por até 100
metros e permite transmissão de dados a até 10 Mbps. A principal
diferença do cabo de categoria 3 para os obsoletos cabos de
categoria 1 e 2 é o entrançamento dos pares de cabos.
Enquanto nos cabos 1 e 2 não existe um padrão definido, os cabos
de categoria 3 (assim como os de categoria 4 e 5) possuem pelo
menos 24 tranças por metro e por isso são muito mais resistentes
a ruídos externos. Cada par de cabos tem um número diferente de
tranças por metro, o que atenua as interferências entre os pares
de cabos. Praticamente não existe a possibilidade de dois pares
de cabos terem exatamente a mesma disposição de tranças.
o
Categoria 4: Cabos com uma qualidade um pouco melhor que os
cabos de categoria 3. Este tipo de cabo foi muito usado em redes
Token Ring de 16 megabits. Em teoria podem ser usados também
em redes Ethernet de 100 megabits, mas na prática isso é
incomum, simplesmente porque estes
cabos não são mais
fabricados.
o
Categoria 5: Este é o tipo de cabo de par trançado usado
atualmente, que existe tanto em versão blindada quanto em versão
sem blindagem, a mais comum. A grande vantagem sobre esta
categoria de cabo sobre as anteriores é a taxa de transferência:
eles podem ser usados tanto em redes de 100 megabits, quanto
em redes de 1 gigabit.
o
Categoria 5e: Os cabos de categoria 5e são os mais comuns
atualmente, com uma qualidade um pouco superior aos cat 5. Eles
oferecem uma taxa de atenuação de sinal mais baixa, o que ajuda
em cabos mais longos, perto dos 100 metros permitidos.
Além destes, temos ainda os cabos de categoria 6 e 7, que ainda estão em fase
de popularização:
o
Categoria 6: Utiliza cabos de 4 pares, semelhantes aos cabos de
categoria 5
e 5e.
Este
padrão
não
está completamente
estabelecido, mas o objetivo é usa-lo (assim como os 5e) nas
redes Gigabit Ethernet. Já é possível encontrar cabos deste
padrão à venda em algumas lojas. Você pode ler um FAQ sobre as
características
técnicas
dos
cabos
cat
6
no
http://www.tiaonline.org/standards/category6/faq.cfm.
o
Categoria 7: Os cabos cat 7 também utilizam 4 pares de fios,
porém utilizam conectores mais sofisticados e são muito mais
caros. Tanto a freqüência máxima suportada, quanto a atenuação
de sinal são melhores que nos cabos categoria 6. Está em
desenvolvimento um padrão de 10 Gigabit Ethernet que utilizará
cabos de categoria 6 e 7.
Em caso de dúvida, basta checar as inscrições decalcadas no cabo, entre elas
está a categoria do cabo, como na foto.
Você pode comprar alguns metros de cabo e alguns conectores e crimpar os
cabos você mesmo, ou pode comprá-los já prontos. Em ambos os casos, os cabos
devem ter um mínimo de 30 centímetros e um máximo de 100 metros, a
distância máxima que o sinal elétrico percorre antes que comece a haver uma
degradação que comprometa a comunicação.
Naturalmente, os 100 metros não são um número exato. A distância máxima
que é possível atingir varia de acordo com a qualidade dos cabos e conectores e
as interferências presentes no ambiente.
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