Apostila: introdução as redes de computadores em pdf

Apostila: introdução as redes de computadores em pdf

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1 1 – Introdução às Redes de Computadores

1.1 – Sistema Básico de Comunicação

Os seres humanos perceberam, desde o início da humanidade, que a sua sobrevivência dependia da comunicação.

Desde então os homens buscam aperfeiçoar os sistemas de comunicação.

Exemplos dos sistemas de comunicação utilizados são: sinais de fumaça, telégrafo, telefone, redes de computadores.

Todos estes sistemas possuem quatro elementos, no mínimo, que são comuns:

• Transmissor, • Meio de transmissão,

• Mensagem

• Receptor

A figura abaixo exibe as características básicas de um sistema básico de comunicação.

Figura 1.1 - Sistema de Comunicação Básico

Os especialistas em telecomunicações e de redes de computadores perceberam também que a informação que deve ser transmitida à distância não pode ser “jogada” no meio de transmissão sem uma adaptação.

As adaptações do sinal dos computadores, que sabemos ser um sinal digital, ao meio de transmissão, podem ser feitas de duas maneiras: através da modulação ou através de codificação.

Transmissor Receptor

Código (Conjunto de Símbolos)/Protocolos

Meio de Transmissão

Mensagem / Informação

A modulação insere os sinais digitais oriundos do computador num sinal analógico (portadora) de forma que o sinal resultante (portadora modulada ou onda modulada) consiga atravessar o meio de transmissão com maior facilidade.

Um exemplo de equipamentos de comunicação de dados que utiliza a modulação é o chamado modem analógico (“modem” é uma contração de duas palavras: “mod” de modulador e “dem” de demodulador), utilizado para troca de dados entre computadores e para acesso à Internet, entre outras aplicações.

Figura 1.2 – Modem analógico

A codificação, por sua vez, altera os sinais digitais oriundos do computador num sinal pseudo-analógico (pseudo-portadora) de forma que o sinal resultante, que é um sinal codificado consiga atravessar o meio de transmissão com maior facilidade, de certa forma “enganando” o meio de transmissão, fazendo-o supor que se trata realmente de um sinal analógico (ou sinal eletro-magnético).

Digital Codificado Figura 1.3 – Modem Digital

Um exemplo de equipamentos de comunicação de dados que utiliza a codificação é o chamado modem digital, largamente utilizado pelas operadoras de telecomunicação para montar os circuitos de comunicação de dados, que une a rede local de computadores (LAN) em empresas e escritórios até o seu backbone de comunicação de dados (um circuito dedicado de acesso à Internet, por exemplo, utiliza um par de modems digitais).

É importante também destacar a técnica chamada de multiplexação. Esta técnica multiplexa (ou “mistura”) vários sinais oriundos de dispositivos de comunicação num único meio de transmissão. A multiplexação, portanto, otimiza o meio de transmissão, oportunizando às operadoras reduzirem os custos de investimentos nos meios de transmissão.

Figura 1.4 – Multiplexação

TDM, CDM, GSM, etc

Podemos citar as técnicas de multiplexação analógicas FDM e OFDM e as digitais

Voltando ao sistema básico de comunicação convém destacar que a mensagem não pode também ser enviada no seu conteúdo original de um computador para outro.

Ocorre que para os computadores trocarem dados entre si eles precisam utilizar procedimentos, protocolos e códigos de formatação dos dados padrões para que a mensagem seja entendida de forma correta.

Podemos traçar um paralelo ao que acontece quando um americano deseja falar com um chinês e nenhum dos dois interlocutores conhece o idioma do outro. Valese nesse caso de um tradutor que controla os procedimentos e estabelece protocolos para a tradução da mensagem e entrega ao destino, de forma íntegra e correta.

Dois estudiosos que pesquisaram o efeito do meio de transmissão (também chamado de meio físico) sobre a velocidade que as informações podem ser transmitidas neste meio foram Nyquist (1928) e Shannon (1937).

Eles criaram fórmulas que nos permite calcular a quantidade de bits (menor unidade de informação manipulada pelos computadores) possíveis de serem transmitidos num meio de transmissão, por segundo.

Nyquist considerou o meio de transmissão como sendo ideal, não sofrendo, portanto, interferência de sinais indesejáveis à comunicação de dados. O sinal indesejável ao meio é chamado de ruído.

C = 2.W.log2L bps onde C é a capacidade de transmissão em bits por segundo, bps, e W é largura de banda de um meio de transmissão (freqüências aceitas no meio de transmissão) e L é quantidade de bits codificados num ciclo da onda portadora

Shannon, por outro lado, considerou que em todo meio de transmissão existe a interferência de ruído, em menor ou maior escala. Ele considerou, portanto, um sistema de comunicação do mundo real.

Onde S/N é a relação sinal ruído (quantos vezes o nível do sinal, dado em decibéis, é maior do que o nível do ruído). Quanto maior a relação, maior a qualidade do meio de transmissão.

Através da análise das duas fórmulas acima podemos concluir que a Capacidade de um meio de transmissão (bits por segundo transmitido no meio) é diretamente proporcional à largura de banda daquele meio físico (faixa de freqüência aceita pelo meio físico).

Após esta introdução aos conceitos básicos de um sistema de comunicação vamos conhecer um breve histórico das redes de computadores.

1.2- Histórico da Computação e das Redes de Computadores

O conflito da 2ª. Guerra Mundial acabou acelerando os progressos na computação e, conseqüentemente, das redes de computadores.

No entanto os experimentos com máquinas para cálculos matemáticos começaram séculos atrás com o Ábaco (3.500 AC), maquina de calcular de Pascal (1642), máquina de calcular de Babbage (1833), a máquina do censo de Hollerith (1890), que em 1924 cria a IBM, o computador Zuse (1938), entre outras máquinas.

Baseados nos livros de Jason Patterson em The History Of Computers During My Lifetime e de Raúl Rojas e Ulf Hashagen, 2000, em The First Computers—History and Architectures, nós podemos citar o seguinte retrospecto da história da computação de 1940 para os nossos dias:

Nos anos de 1940:

O Colossus (1943), o ENIAC (1945), o Baby (1948) e o EDSAC (1949), todos experimentos computacionais de grande porte.

Nos anos de 1950:

O IBM 701 (1952), primeiro computador totalmente digital.

Figura 1.5 - Mainframe

Nos anos de 1970:

Do primeiro microprocessador de propósito geral do mundo para o Apple I, Commodore PET e TRS-80. O UNIX, a programação de linguagem C, o VAX e o Cray 1 at the high end.

Incluo aqui o surgimento do modelo de referência de protocolos TCP/IP, utilizado para interconexão de computadores.

Figura 1.6 - Mini-computador

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