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Por que redes de computadores?
Tipos de redes
Componentes de uma rede
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Quando o assunto é informática, é impossível não pensar em redes de computadores!
◦ No banco P. ex., caixa eletrônico ligado ao computador central
◦ No supermercado P.ex., caixa registradora que debita o estoque do produto
◦ No pagamento de uma conta P. ex., TEF que se comunica com a administradora do cartão
◦ Em sua casa P. ex., acessando a Internet
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O computador A compartilha a Internet
O computador B compartilha a impressora
João recebe um catálogo de produtos do fornecedor X
Alfredo envia uma nota de pedido para o fornecedor X
Uma rede pode receber várias classificações, dependendo do critério analisado!
P. ex., uma mesma rede pode ser chamada de “rede TCP/IP”, “rede LAN”, “rede em estrela”, “rede Ethernet”, “rede ponto-a-ponto”...
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Critérios para classificar uma rede:◦ Quanto à abrangência
◦ Quanto ao modelo de computação
◦ Quanto ao tipo de comutação
◦ Quanto a garantia de entrega de dados
◦ Quanto à previsibilidade de funcionamento
◦ Quanto à topologia
◦ Quanto ao método de transmissão
◦ Quanto à arquitetura de rede
◦ Quanto ao protocolo
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Quanto à abrangência:
◦ São redes classificadas de acordo com o tamanho da área geográfica que elas abrangem
◦ LAN (Local Area Network)
◦ WLAN (Wireless Local Area Network)
◦ VLAN (Virtual Local Area Network)
◦ CAN (Campus Area Network)
◦ MAN (Metropolitan Area Network)
◦ WAN (Wide Area Network)
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Quanto à abrangência:
◦ LAN (Local Area Network) Também conhecida como rede local
Abrange o espaço de uma sala ou até de um prédio
É o tipo mais comum de rede
◦ WLAN (Wireless Local Area Network) Idem a rede anterior, porém sem o uso de cabos
◦ VLAN (Virtual Local Area Network) Permite que máquinas passem a fazer parte de uma LAN,
mesmo estando distante geograficamente
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Quanto à abrangência:
◦ CAN (Campus Area Network) Abrange dois ou mais prédios próximos fisicamente
Interliga duas ou mais redes locais
As redes de universidades, hospitais e de grandes empresas normalmente estão nesta classificação
◦ MAN (Metropolitan Area Network) Abrange até mesmo uma cidade inteira
Normalmente, a conexão entre as CAN que a compõem é feita por uma concessionária de telecomunicação
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Quanto à abrangência:
◦ WAN (Wide Area Network)
Também chamada de rede de longa distância
Abrange uma área maior que apenas uma cidade
A Internet é o melhor exemplo de uma WAN
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Critérios para classificar uma rede:◦ Quanto à abrangência
◦ Quanto ao modelo de computação
◦ Quanto ao tipo de comutação
◦ Quanto a garantia de entrega de dados
◦ Quanto à previsibilidade de funcionamento
◦ Quanto à topologia
◦ Quanto ao método de transmissão
◦ Quanto à arquitetura de rede
◦ Quanto ao protocolo
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Quanto ao modelo de computação:
◦ São redes classificadas segundo a maneira como os dados são processados
◦ Rede de computação centralizada
◦ Rede de computação distribuída
◦ Rede de computação cooperativa
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Quanto ao modelo de computação:
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◦ Rede de computação centralizada
Computador central: máquina com grande capacidade de processamento
Terminais: acessam o computador central para realizar o processamento
São “burros” (sem processador)
Tem apenas dispositivos de E/S
Ainda é muito usada em bancos e
companhias aéreas
Quanto ao modelo de computação:
◦ Rede de computação distribuída
Cada máquina da rede tem seu próprio processador
Podem ser classificadas em:
Rede cliente-servidor
Rede ponto-a-ponto
Rede baseada em servidor
Rede front-end/back-end
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Quanto ao modelo de computação:
◦ Rede de computação distribuída (continuação)
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Rede cliente-servidor Servidor: computador que executa um ou mais
serviços
Cliente: computador que solicita um serviço
Exemplos de tipos de serviços:
E-mail, arquivos, web, impressão, backup etc...
Normalmente tem um serviço de diretório
Permite que os usuários possam se autenticar na rede para verificar suas permissões de acesso aos recursos da rede
A administração da rede é centralizada
Quanto ao modelo de computação:
◦ Rede de computação distribuída (continuação)
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Rede ponto-a-ponto Geralmente é o tipo de rede doméstica
ou em escritórios
Qualquer computador da rede pode funcionar como um servidor a qualquer momento
Serviços específicos (p. ex., e-mail) deve ser fornecido por um servidor fora da rede
Não há serviço de diretório
A rede é administrada por cada usuário
Quanto ao modelo de computação:
◦ Rede de computação distribuída (continuação)
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Rede baseada em servidor
Arquitetura simular a rede de computação centralizada
A diferença é que o terminal possui processador. Logo, funciona como um cliente
Se o terminal irá ou não executar algum processamento dependerá da aplicação
P. ex., redes que fazem uso de serviços de terminal como Telnet e SSH
Quanto ao modelo de computação:
◦ Rede de computação distribuída (continuação)
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Rede front-end/back-end
Existe um servidor (front-end) que se comunica com outro servidor (back-end)
P. ex., um servidor Web (front-end) e um servidor de banco de dados (back-end)
O servidor de banco de dados armazena os dados
O servidor Web busca os dados no servidor de banco de dados e monta a página a ser apresentada no navegador do cliente
Quanto ao modelo de computação:
◦ Rede de computação cooperativa
Vários computadores da rede são usadas para realizar uma parte do processamento
Termos usuais:
Computação em nuvem: quando a computação ocorre em computadores “comuns” conectados a Internet
Computação em grade: quando a computação ocorre em
servidores dedicados
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Critérios para classificar uma rede:◦ Quanto à abrangência
◦ Quanto ao modelo de computação
◦ Quanto ao tipo de comutação
◦ Quanto a garantia de entrega de dados
◦ Quanto à previsibilidade de funcionamento
◦ Quanto à topologia
◦ Quanto ao método de transmissão
◦ Quanto à arquitetura de rede
◦ Quanto ao protocolo
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Comutação é o processo de interligar dois ou mais pontos entre si
◦ Rede com comutação de circuito◦ Rede com comutação de pacotes
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Rede com comutação de circuito
Quando dois computadores precisam se comunicar, uma conexão é montada como se fosse um fio ligando os mesmos
Quando a conexão se estabelece, os dados podem ser trocados livremente nos dois sentidos
A conexão sempre usa o mesmo caminho (chamado de circuito)
Os dados sempre são recebidos na ordem de envio
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Rede com comutação de circuito (continuação)
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Rede com comutação de circuito (continuação)
O receptor sempre confirma o recebimento dos dados
A largura de banda é garantida
Deve ser garantida uma taxa de transferência mínima
A conexão é determinística
Sabe-se exatamente quando os dados chegarão ao destino
Esse tipo de rede caiu em desuso!
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Rede com comutação de pacotes
Os dados são divididos em pacotes
O caminho que cada pacote seguirá para atingir o destino não é fixo
Os roteadores definem o melhor caminho, p. ex.:
Caminho mais curto
Caminho menos congestionado, eventualmente mais distante
Os pacotes podem chegar fora de ordem no destino
Usada por diversas arquiteturas de rede atuais
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Rede com comutação de pacotes (continuação)
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Comutação de Circuito vs de Pacotes Quanto a capacidade
Circuito: um roteador só aceita um número de conexões simultâneas na mesma quantidade de seus canais de comunicação
Pacotes: um roteador aceita um número de pacotes simultâneos maior que sua quantidade de canais de comunicação Todo roteador possui uma memória para armazenar os últimos
pacotes Num tráfego intenso, o roteador pode estourar a capacidade
de sua memória e descartar alguns pacotes
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Comutação de Circuito vs de Pacotes (continuação)
Quanto ao desempenho
Circuito: o desempenho do fluxo de dados em cada canal
é independente dos demais (garantia da largura de banda)
Pacotes: o fato dos roteadores aceitarem mais pacotes mesmo estando sobrecarregados, diminui o desempenho das conexões
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Comutação de Circuito vs de Pacotes (continuação)
Quanto a garantia de entrega dos dados
Circuito: sempre garante a entrega de dados
Pacotes: não garante a entrega de dados (não se sabe de
antemão quando e se os pacotes chegarão ao destino)
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Quanto ao tipo de comutação:
◦ Comutação de Circuito vs de Pacotes (continuação) Quanto a eficiência (potencial de uso)
Circuito: compromete o uso da rede
Pacotes: maximiza o uso da rede
P. ex., se a Internet fosse uma rede comutada por circuito, quantos roteadores seriam necessários para suportar o número de conexões simultâneas de modo a não deixar a rede “ocupada”?
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Critérios para classificar uma rede:◦ Quanto à abrangência
◦ Quanto ao modelo de computação
◦ Quanto ao tipo de comutação
◦ Quanto a garantia de entrega de dados
◦ Quanto à previsibilidade de funcionamento
◦ Quanto à topologia
◦ Quanto ao método de transmissão
◦ Quanto à arquitetura de rede
◦ Quanto ao protocolo
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Quanto à garantia de entrega de dados:
◦ Rede orientada a conexão
◦ Rede não orientada a conexão
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Quanto à garantia de entrega de dados:
◦ Rede orientada a conexão Garante a entrega de dados
A entrega ocorre nas seguintes etapas:1. Transmissor envia pedido de conexão ao receptor
2. Receptor envia Ok para o transmissor e a conexão é estabelecida
3. Transmissor envia os pacotes de dados
4. A cada pacote recebido, o receptor envia de volta ao transmissor uma confirmação (ack) de recebimento
5. Quanto termina de enviar todos os dados, o transmissor envia ao receptor um pedido de término de conexão
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Quanto à garantia de entrega de dados:
◦ Rede não orientada a conexão
Não garante a entrega de dados
O transmissor envia os pacotes de dados esperando que eles cheguem ao destino
Porém, o transmissor não sabe de fato se os dados chegaram ou não ao destino
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Critérios para classificar uma rede:◦ Quanto à abrangência
◦ Quanto ao modelo de computação
◦ Quanto ao tipo de comutação
◦ Quanto a garantia de entrega de dados
◦ Quanto à previsibilidade de funcionamento
◦ Quanto à topologia
◦ Quanto ao método de transmissão
◦ Quanto à arquitetura de rede
◦ Quanto ao protocolo
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Quanto à previsibilidade de funcionamento:
◦ Rede determinística
Quando a rede entrega os pacotes de dados num intervalo de tempo previsível
◦ Rede probabilística
Nesta rede não se conhece de antemão quando o pacote chegará ao destino
É também chamada de rede estatística ou aleatória
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Critérios para classificar uma rede:◦ Quanto à abrangência
◦ Quanto ao modelo de computação
◦ Quanto ao tipo de comutação
◦ Quanto a garantia de entrega de dados
◦ Quanto à previsibilidade de funcionamento
◦ Quanto à topologia
◦ Quanto ao método de transmissão
◦ Quanto à arquitetura de rede
◦ Quanto ao protocolo
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Quanto à topologia:
◦ São redes classificadas segundo o modo como os computadores estão conectados entre si
◦ Rede totalmente conectada◦ Rede em malha◦ Rede em anel◦ Rede com topologia linear◦ Rede em estrela
◦ Rede em árvore◦ Rede sem fio◦ Rede com topologia híbrida
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Quanto à topologia:
◦ Rede totalmente conectada
Cada computador possui uma conexão física individual para cada outro computador
Vantagem: redundância de conexões
Desvantagem: requer muitos cabos (implementação inviável)
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Quanto à topologia:
◦ Rede com topologia em malha
Similar a topologia anterior, porém usando-se menos conexões
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Quanto à topologia:
◦ Rede em anel
Cada computador possui 2 cabos para se conectar com seus vizinhos
Para um computador se comunicar com outro, ele deve passar pelos computadores no “meio do caminho”
O método de transmissão é por passagem de ficha (estudaremos adiante)
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Quanto à topologia:
◦ Rede com topologia linear
Também é chamada de rede de barramento
Existe um elemento central ao qual os computadores são conectados
Se o elemento central é partido, a rede fica inoperante
Normalmente o elemento central é um periférico concentrador chamado hub
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Quanto à topologia:
◦ Rede em estrela
Os computadores são conectados a um periférico concentrador chamado switch
Se um cabo é partido, apenas o computador ligado a rede através deste cabo deixa de ter acesso a rede
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Quanto à topologia:
◦ Rede em árvore
Também é chamada de rede com topologia em estrela hierárquica
É feita conectando-se as redes em estrela juntas, através da ligação entre os switches
Esta é a topologia mais comum atualmente
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Quanto à topologia:
◦ Rede com topologia sem fio
Permite que os computadores se conectem à rede sem a
necessidade de cabos
É necessário um equipamento
chamado ponto de acesso para fazer a conexão entre os
computadores
Cada computador deve ter uma
placa de rede sem fio
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Quanto à topologia:
◦ Rede com topologia híbrida
Rede que usa mais que uma das topologias descritas anteriormente
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Critérios para classificar uma rede:◦ Quanto à abrangência
◦ Quanto ao modelo de computação
◦ Quanto ao tipo de comutação
◦ Quanto a garantia de entrega de dados
◦ Quanto à previsibilidade de funcionamento
◦ Quanto à topologia
◦ Quanto ao método de transmissão
◦ Quanto à arquitetura de rede
◦ Quanto ao protocolo
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Quanto ao método de transmissão:
◦ São redes classificadas de acordo com a maneira de acessar o meio de transmissão (p. ex., um cabo)
◦ Rede baseada em contenção
◦ Rede baseada em passagem de ficha
◦ Rede baseada em varredura
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Quanto ao método de transmissão:
◦ Rede baseada em contenção
Quando um computador ocupa o meio de transmissão, durante esse período nenhum outro computador pode enviar dados até que o meio fique livre
Portanto, se sabe de antemão quando se terá acesso ao meio de transmissão
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Quanto ao método de transmissão:
◦ Rede baseada em passagem de ficha
O controle de acesso ao meio de transmissão é feito através de uma ficha que circula pela rede
Para transmitir dados, um computador tem que esperar a ficha chegar até ele
De posse da ficha, o computador pode usar o meio de
transmissão ou pode passar a ficha adiante
Porém, enquanto tiver a posse da ficha, o computador
pode acessar o meio de transmissão
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Quanto ao método de transmissão:
◦ Rede baseada em varredura É mantida uma lista de computadores que querem ter acesso
ao meio de transmissão
Essa lista pode ser montada de duas formas:
Varredura centralizada
Possui um elemento externo (arbitrador) que monta a lista e decide a ordem com que esta lista será executada
Varredura descentralizada ou distribuída
Todos os computadores informam aos demais se tem dados a serem transmitidos, formando uma lista
Cada computador decide em qual posição da lista ele deve ficar e aguarda até chegar sua vez
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Critérios para classificar uma rede:◦ Quanto à abrangência
◦ Quanto ao modelo de computação
◦ Quanto ao tipo de comutação
◦ Quanto a garantia de entrega de dados
◦ Quanto à previsibilidade de funcionamento
◦ Quanto à topologia
◦ Quanto ao método de transmissão
◦ Quanto à arquitetura de rede
◦ Quanto ao protocolo
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Quanto à arquitetura:
◦ São redes classificadas de acordo com a arquitetura de baixo nível em que elas são baseadas
◦ Exemplos de arquiteturas de rede: Ethernet
Wi-Fi
Token Ring
FDDI
X.25
Frame Relay
ATM
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Critérios para classificar uma rede:◦ Quanto à abrangência
◦ Quanto ao modelo de computação
◦ Quanto ao tipo de comutação
◦ Quanto a garantia de entrega de dados
◦ Quanto à previsibilidade de funcionamento
◦ Quanto à topologia
◦ Quanto ao método de transmissão
◦ Quanto à arquitetura de rede
◦ Quanto ao protocolo
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Quanto ao protocolo:
◦ São redes classificadas segundo a pilha de protocolos que é usada acima de sua arquitetura
◦ Um protocolo é um conjunto de regras que permite que os computadores se comuniquem entre si
◦ Exemplos de protocolos: TCP/IP IPX/SPX NetBEUI AppleTalk SNA
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A figura abaixo apresenta os componentes básicos de uma rede
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Servidor◦ Computador ou dispositivo capaz de oferecer
algum recurso para a rede
Cliente◦ Computador ou dispositivo que acessa os recursos
oferecidos pela rede
Recurso◦ Qualquer serviço ou dispositivo oferecido e usado
pelos clientes da rede
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A figura abaixo apresenta os componentes básicos de uma rede
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Cabeamento◦ Corresponde ao meio de transmissão usado pelos
computadores ou dispositivos da rede
Pacote de dados◦ Corresponde aos dados trafegados na rede
Placa de rede◦ Permite que computadores ou dispositivos possam
se conectar a rede
◦ Também chamada de NIC (Network Interface Card)
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A figura abaixo apresenta os componentes básicos de uma rede
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Hardware de rede◦ Periférico utilizado para efetuar ou melhorar a
comunicação da rede
Backbone◦ Trecho de alta velocidade de transmissão usado
para a conexão com segmentos de rede
Segmento◦ Trecho da rede onde há computadores, recursos e
periféricos conectados
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Ponto (ou nó)◦ Corresponde a cada computador ou dispositivo da rede
Endereço◦ Determina a localização física (placa de rede) e lógica (definida
pelo protocolo utilizado) de um computador ou dispositivo da rede
Serviço◦ Programa executado no servidor que aguarda os pedidos do
cliente para prover algum recurso
Outros componentes de uma rede:◦ Protocolo◦ Topologia◦ Arquitetura
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Gabriel Torres. Redes de Computadores – Versão Revisada e Atualizada. Editora Nova Terra, 2009
Wikiversidade. Introdução às Redes de Computadores, protocolos e serviços de rede.
http://pt.wikiversity.org/wiki/Introdução_às_Redes_de_Computadores/Protocolos_e_serviços_de_rede
Wikipédia. Comutação. http://pt.wikipedia.org/wiki/Comutação
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