– Dois ou mais dispositivos interligados de forma a possibilitar a troca de dados e o compartilhamento de recursos.
A sociedade e as organizações ao longo dos anos vivem usando a tecnologia a fim de gerenciar
suas informações cada vez de forma mais eficiente, mais rápidas e precisas.
Evolução das Redes de Computadores
Computação Centralizada
– Antigamente os dados eram armazenados um a um em um computador central chamado de mainframe e as informações eram acessadas através dos terminais de consulta, e não dispunha de nenhum dispositivo de memória ou armazenamento.
Computação Distribuída
– Computadores pessoais possibilitando às pessoas o uso deprocessamento e memória local e consequentemente total controle sobre seus próprios computadores.
Futuro da Computação?
A sociedade atual é completamente dependente das redes de computadores, que fazem parte de nossas principais preocupações, sejam elas profissionais, de pesquisa e até mesmo como cidadão. “Entender para onde caminha a tendência dessa área é também entender para onde caminha a computação.Direção do Fluxo de Dados
A comunicação entre dispositivos pode ser realizar de três maneiras distintas:
Exemplo:
– O monitor é um dispositivo unicamente de saída, enquanto o teclado é apenas de entrada.
Modo half-duplex – Cada estação pode transmitir ou receber, porém nunca ao mesmo tempo.
– A comunicação não deverá ser simultânea. Quando um dos dispositivos está transmitindo, o outro está recebendo.
Modo full-duplex – As estações podem transmitir e receber ao mesmo tempo.
–No modo full duplex, dispositivos compartilham da capacidade do canal. Um exemplo: canal do sistema telefônico.
Topologias e Tamanho das Redes
Topologia de uma rede de computadores é a forma como a rede se apresenta fisicamente.
–A topologia de rede descreve o modo como todos os dispositivos estão ligados entre si, bem como se processa a troca de informação entre eles.
• A escolha da topologia mais adequada a um determinado sistema é feita pela análise dos seus objetivos e necessidades.
Principais Topologias Físicas são:
Topologia Mesh - Cada dispositivo possui um canal dedicado com os demais elementos da rede.
Vantagens da topologia em Mesh :
–A utilização de links dedicados possibilita o tráfego dos dados apenas na conexão que estiver fechada.
– A topologia em malha é robusta, pois se um link tornar-se indisponível, não ocorre a incapacitação de comunicação de toda a rede.
– Os links ponto a ponto facilitam a identificação e isolamento de falhas.
Desvantagens da topologia Mesh:
– Cabeamento excessivo existente na rede; – Instalação e configuração da rede onerosa.
– Topologia Estrela;
– Esta topologia usa um equipamento central chamado concentrador, e nele ficam ligados os demais equipamentos.
Vantagens da topologia estrela:
– O custo é mais acessível que a topologia mesh. – Numa topologia em estrela, cada dispositivo necessita somente de um link. – Facilidade para instalar e reconfigurar toda a rede. – A quantidade de cabos exigidos na montagem da rede em estrela é muito menor, se comparada à topologia em mesh. – Caso um link falhe, apenas ele é afetado. Todos os demais permanecem ativos.
Desvantagens da topologia estrela:
– Todos os dispositivos estão associados a um elemento central, sendo assim a falha deste elemento inviabiliza o funcionamento de toda a rede.
– Topologia Barramento;
– Apresenta um meio de transmissão comum onde estão ligados múltiplos dispositivos.
– Um cabo longo funciona como um backbone (espinha dorsal) interconectando todos os dispositivos numa rede;
– Os nós são conectados ao backbone através de pequenos segmentos de cabos e conectores de pressão (taps).
O segmento de cabo faz a conexão entre o dispositivo e o cabo principal.
Vantagens Barramento: – Facilidade de instalação; – Menor quantidade de cabos;
Desvantagens Barramento:
– Dentre as desvantagens desse tipo de rede estão incluídas a dificuldade de reconexão e o isolamento de uma falha.
– Uma parte danificada do cabo reflete os sinais de volta em todas as direções, gerando ruídos de ambos os lados.
– Topologia Anel.
– A saída de cada estação está ligada na entrada da estação seguinte.
– A confiabilidade da rede depende da confiabilidade de cada nó (estação). – Um sinal é transmitido ao longo do anel numa única direção, de um dispositivo a outro, até alcançar o destino.
Vantagens da topologia em Anel:
– Um anel é relativamente fácil de se instalar e reconfigurar; – Cada dispositivo é interligado somente com os dois vizinhos imediatos (física ou logicamente).
Desvantagens da topologia em Anel:
– Tráfego unidirecional; – Desconexão de uma estação inviabiliza toda a rede.
Dados e Sinais
Para transmitir os dados de um ponto a outro, seja por cabos ou por ondas de rádio, eles (os dados) devem ser convertidos em sinais:
– A transmissão de uma conversa ao telefone por uma linha telefônica;
– Uma entrevista do papa transmitida da Europa por um satélite;
– Uma transmissão de um trabalho da faculdade digitado por dos membros do grupo para um outro colega de trabalho.
• Sinal Analógico
– Frequência = ciclos/segundo [hz]
• Sinal Digital
–Taxa de Transmissão = pulsos/segundo [bauds/s]
– Se representa dois níveis lógicos = [bits/s]
Quatro combinações são possíveis ao tratar de dados e sinais:
– Dados analógicos em sinais analógicos;
– Dados analógicos em sinais digitais;
– Dados digitais em sinais analógicos;
– Dados digitais em sinais digitais.
Classificação das Redes de Computadores
As redes de computadores estão classificadas em 3 tipos:
– LAN (“Local Area Network“) ou Rede Local;
– Apresentam altas taxas de transmissão de bits.
– Objetivo: Interligar computadores que estejam a pequenas distâncias.
– Aplicações: conexão de PC’s em pequenos escritórios, empresas em um mesmo prédio.
– MAN (“Metropolitan Area Network“) ou Rede Metropolitana;
– É formada por um conjunto de LAN’s, normalmente, interligadas por roteadores ou switches.
– Possui maior abrangência (cidades).
– Objetivo: Interligar computadores e/ou redes locais que estejam na mesma cidade e circunvizinhanças.
– Exemplo: escritório matriz com as filiais.
– WAN (“Wide Area Network“) ou Rede de longa distância.
– É formada por um conjunto de MAN’s.
– Abrange grandes áreas geográficas (Países e continentes). – Objetivo: Interligar computadores, redes locais e metropolitanas dentro e fora do país de origem (empresas multinacionais).
Classificação das redes quanto ao serviço oferecido:
– Rede peer to peer;
– Rede cliente servidor;
Modelo OSI
Quando houve o surgimento das redes de computadores, não havia uma padronização de dispositivos de protocolos.
• Com o aumento do número de rede e computadores nos anos 80, por conta das empresas tomarem conhecimento sobre as vantagens de utilização das tecnologias de rede e seus benefícios, houve a necessidade de serem realizadas interligações com outras empresas e filiais, deixando a tecnologia sem condições de evoluir junto com o desenvolvimento das empresas causando sérios problemas por conta do rápido crescimento.
• As redes de computadores tornaram-se incompatíveis para se comunicarem entre elas pelo motivo de utilizarem diferentes tecnologias e especificações para poderem trocar informações. Existiam ainda empresas que possuíam tecnologias proprietárias que não eram compatíveis com tecnologias de outros fabricantes.
Surgiu o modelo que veio para solucionar o problema de incompatibilidades entre as tecnologias de diferentes fabricantes dando início ao surgimento do modelo de referência da “OSI” Open System Interconnection no ano de 1984. Este modelo propiciou às empresas e fabricantes uma padronização a fim de garantir compatibilidade coerente e ininterrupta entre as diversas tecnologias de rede construídas por diversas empresas em todo o mundo.
Por que um modelo formado por camadas?
– Fazer a decomposição das partes funcionais das redes buscando simplificar e tornar mais acessível o entendimento de cada parte.
– Buscar uma padronização dos componentes de rede, viabilizando o desenvolvimento, suporte e compatibilidade por conta dos diversos tipos de fabricantes existentes no mercado.
– Viabilizar uma comunicação íntegra entre tipos diferentes de hardware e de software de rede, tornando a comunicação sincronizada entre si.
–Impedir que as mudanças realizadas em uma determinada camada possam afetar outras camadas.
–Sintonizar a compreensão do aprendizado sobre redes de computadores a partir da fragmentação do conhecimento em pequenas partes.
Acesso ao Meio Físico
• A Camada de Acesso ao Meio do OSI apresenta os endereços do dispositivo físico como um endereço que identifica computadores individuais (ou qualquer outro dispositivo que realize funções de link de Dados).
• Para enviar dados, você deve utilizar os endereços de rede lógicos e o identificador utilizado para distinguir logicamente duas redes diferentes em uma rede interligada.
• O endereçamento de rede torna viável o roteador saber para onde enviar dados, com base em cada endereço de rede do pacote de dados, utilizando os métodos de descoberta de rota e de seleção de rota. O endereçamento de rede torna viável o roteamento.
• Imaginando que todos os dispositivos existentes em uma rede pudessem fazer a transmissão dos dados a todo instante sem que existisse uma análise prévia da situação do ambiente por onde os dados irão circular, há a possibilidade de ocorrer transmissões simultâneas de dados.
• O resultado dessa desordenação, para transmissão dos dados acaba ocasionando uma deformação ou perda dos quadros que iriam ser enviados pela rede, causando um efeito ao qual damos o nome de colisão.
• Este efeito elimina a possibilidade de comunicação entre as entidades.
• É possível realizar uma operação em uma rede se tivermos o controle de eliminar os efeitos da colisão de dados. Para solucionar este efeito, as redes possuem métodos para redução das colisões ou transmissões simultâneas de dados.
Protocolos de Acesso Aleatório
• Com o protocolo de acesso aleatório o nó transmissor sempre transmite à taxa total do canal.
• Quando há uma colisão o quadro é retransmitido.
• Essa retransmissão pode não ser imediata. O nó pode aguardar um tempo aleatório antes de reenviar o quadro.
CSMA/CA e CSMA/CD
• Há duas regras que regem esses protocolos:
– Detecção de Portadora: um nó ouve o canal antes de transmitir. Se o canal estiver ocupado o nó esperará um tempo e sondará o canal novamente.
– Detecção de Colisão: um nó que está transmitindo ouve o canal enquanto transmite. Se houver um quadro interferente, o nó interrompe a transmissão.
• Se os nós realizam a detecção de portadora, por que ocorrem as colisões?
Atraso de propagação fim a fim de canal
Protocolos de Revezamento
Os dois principais protocolos de revezamento são:
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