Redes de computadores - apostila do ciee

Redes de computadores - apostila do ciee

(Parte 1 de 5)

Programa CIEE de Educação a Distância

AULA 1 - O que é rede02
Histórico03
O Modelo ISO/OSI05
AULA 2- Tipos de Comunicação10
Formato da Informação13
Topologias13
Protocolos15
AULA 3 - Meios Físicos20
Placa de Rede24
Cabeamento Estruturado27
AULA 4 - Equipamentos31
AULA 5 - Definição de LAN39
Padrão IEEE39
AULA 6 - Evolução do IEEE 802.346
AULA 7 - WAN - Wide Área Network52
AULA 8 - TCP/IP63

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AULA 1 Introdução Trabalhar em rede evita redundâncias, minimiza tempo de dedicação e facilita o compartilhamento de informações. Esses são alguns dos diversos benefícios que uma rede de computadores pode proporcionar a um ambiente de trabalho.

Para entender uma rede, precisamos conhecer alguns conceitos, fundamentos e regras mundiais, além da sua implantação e funcionamento.

Conteúdo da aula • O que é rede?

• Histórico

• O Modelo ISO/OSI

Objetivos Entender o conceito básico de Rede de Computadores a partir de um pequeno histórico e conhecer o modelo ISO/OSI. O modelo ISO/OSI é a base para o entendimento de Redes de Computadores, dos Sistemas Abertos e Interoperabilidade.

O que é Rede de Computadores? Uma rede consiste de dois ou mais computadores ligados entre si através de cabos para que possam compartilhar recursos.

O problema de compartilhar recursos Em um escritório era comum encontrarmos vários computadores (PC - Personal Computer), com apenas uma impressora conectada a um deles. Nessa situação, era necessário gravar os dados em um disquete para levá-los para o PC com a impressora ou desconectar o cabo da impressora de um PC e conectá-lo a outro. Ambas as soluções apresentavam problemas operacionais e geravam atrasos.

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Uma solução limitada Foi desenvolvido um equipamento chamado de Compartilhador de Impressoras, onde era possível conectar até 8 PCs e duas impressoras. Através dele era estabelecida uma conexão automática entre o PC que quer imprimir e uma impressora que se mantém até o fim da impressão.

Mas além de ser uma solução limitada, havia a necessidade de compartilhamento de outros recursos, como scanner, leitor de CD-Rom, fax-modem etc.

Uma solução completa A rede surgiu como uma solução para todas essas necessidades de compartilhamento, desde as impressoras aos mais diversos periféricos, sendo apenas necessário a implementação de uma interface de rede.

Uma solução mais que completa A rede de computadores, além de resolver o problema de compartilhamento, permitiu a criação de um mundo virtual em que as pessoas se comunicam, trabalham cooperativamente, trocam informações e mantém laços de amizade independente da distância física.

Histórico No início dos anos 70, existiam somente os grandes computadores que ficavam em salas isoladas. Essa época ficou conhecida como a era dos mainframes.

A rede consistia apenas de terminais (teclado e vídeo) que eram compartilhados por vários usuários que podiam apenas consultar os dados de forma restrita por programas executados no computador. Além do acesso restrito, somente as grandes empresas tinham esse tipo de rede.

O surgimento dos mini computadores

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Por volta de 1974, disseminaram-se os computadores menores denominados de mini computadores, possibilitando a descentralização do processo de alimentação de dados e impressão das informações.

A tecnologia começou a ficar mais acessível, porém esses equipamentos trabalhavam isoladamente ou com atualizações em lotes, o que caracterizava uma rede de processamento Batch.

Com o tempo perceberam que este processo não era mais eficaz para atender as necessidades da empresa, resultava em duplicação de informações, recursos e não favorecia a padronização e o gerenciamento da rede.

Os microcomputadores espalham a informática ao dia-a-dia das pessoas Nos anos 80, surgiram os microcomputadores PC (Personal Computer) com a especificação aberta, permitindo a quem quisesse a fabricação de microcomputadores compatíveis de tal forma que o preço tornou-se acessível até a pessoas físicas.

O PC era um equipamento de uso individual, porém utilizavam diferentes especificações de hardware e software. Essas diferenças causaram diversas incompatibilidades, redundância de informações e tornou difícil a comunicação entre redes.

Surgiram então as redes locais (LANS), PCs conectados uns aos outros, compartilhando periféricos e usando uma tecnologia comum.

Quando as LANS não eram mais suficientes surgiram as (MANs) como redes de longa distância em uma área metropolitana.

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Atualmente temos a Internet (w - World Wide Web) que é a rede que mais se aproxima da visão de uma rede global, crescendo dia a dia tanto em termos de usuários como de serviços.

O Modelo ISO/OSI

Os fabricantes só ofereciam Sistemas Proprietários Em meados dos anos 70, havia no mercado poucos fabricantes de computadores e a IBM o dominava com os seus mainframes e seus sistemas proprietários. A rede da IBM somente conectava equipamentos IBM, para o produto de outro fabricante conectar-se à rede IBM era necessária a simulação de um equipamento IBM.

Com a necessidade de descentralização do processamento surgiram, como solução, os mini computadores e mais fabricantes entraram no mercado. A ligação desses mini computadores em rede foi tornando-se cada vez mais necessária, mas cada fabricante tinha a sua solução proprietária e só comunicavam entre si. Não havia interoperabilidade entre os fabricantes.

A exigência do mercado - Interoperabilidade Era necessária a especificação de um padrão de direito por meio de um organismo internacional de padronização. No início dos anos 80, o ISO (International Organization for Standardization) lançou o modelo de referência OSI (Open System Interconnect), para a interoperabilidade entre sistemas. O governo dos USA emitiu o GOSIP (Government Open System Interconection Profile), no qual especificava que todas as compras de informática do governo americano deveriam obedecer ao Modelo OSI, fazendo com que os fabricantes desenvolvessem produtos nesse modelo, proporcionando a interoperabilidade entre os fabricantes. As especificações do modelo OSI é um padrão aberto, ou seja, está disponível para todos os interessados.

O Modelo ISO/OSI

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O Modelo em Camadas Independentes O modelo OSI define 7 camadas e cada uma é responsável por um grupo de serviços. Cada camada se comunica apenas com a próxima camada inferior e superior de forma padronizada, possibilitando a implementação independente dos serviços em cada uma dela. As camadas agem como se estivessem comunicando com a sua camada associada no outro computador. Um fornecedor pode especializar-se em um serviço de uma camada e facilmente integrar com os serviços das outras camadas formando a solução necessária.

O Modelo ISO/OSI Camada 1 - Física É a camada de mais baixo nível. Ela define as especificações elétricas, mecânicas e funcionais para ativar, manter e desativar a ligação física entre dois computadores em rede. Especifica as características físicas como o tipo de cabo, a codificação dos sinais, conectores e limitações de distância e velocidade.

É responsável pela transmissão de bits de um computador para outro através de um meio físico, transformando os bits em impulsos elétricos ou ópticos para que possam trafegar no cabo de rede.

Camada 2 - Enlace É a interface entre a camada física e a camada de rede. Transforma os pacotes em frames e coloca o Header de Enlace ou vice-versa. O Header de Enlace contém informações para que o pacote chegue ao destino e sejam restaurados os pacotes originais, além de definir as características da rede e do protocolo.

• O endereço físico é como os equipamentos são endereçados na camada 2 - enlace.

• A topologia da rede é como os equipamentos são fisicamente conectados em forma de um barramento, anel ou estrela.

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• A notificação de erro alerta as camadas superiores a ocorrência de um erro de transmissão.

• O seqüenciamento de frames reordena os frames transmitidos fora da seqüência.

O controle de fluxo mantém a transmissão em um nível de tráfego que o receptor consegue manipular.

Camada 3 - Rede Endereça mensagens, traduz endereços lógicos e nomes em endereços físicos. Executa o roteamento, determinando qual o melhor percurso do computador de origem ao computador de destino, baseado nas condições de rede, prioridade do serviço e outros fatores.

Gerencia o tráfego da rede, controlando os congestionamentos de dados, transferência de pacotes e problemas de roteamento. Quando necessário, quebra os segmentos de dados em pacotes menores para transmiti-los pela rede e reagrupa os pacotes ao chegar ao destino.

Camada 4 - Transporte Fornece um serviço de transporte confiável de dados que é transparente para as camadas superiores: sessão, apresentação e aplicação.

Essa camada assegura que os dados entregues estejam livres de erros, em seqüência e sem perdas ou duplicações. Recoloca as mensagens em segmentos, dividindo mensagens longas em vários segmentos menores ou agrupando mensagens pequenas em um segmento, para que sejam eficientemente transmitidos na rede.

Camada 5 - Sessão Estabelece, gerencia e encerra sessões de comunicação, que consiste de requisições e respostas do serviço entre duas aplicações localizadas em dois computadores em rede.

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No diálogo para estabelecer a sessão são acordadas as características da comunicação como: qual lado transmite, quando, durante quanto tempo e assim por diante.

Essa camada fornece a sincronização das tarefas dos usuários, colocando pontos de controle de fluxo de dados para que em caso de falhas de comunicação na rede, somente os dados posteriores ao último ponto de controle terão que ser retransmitidos.

Camada 6 - Apresentação Fornece as funções de formato dos dados como o tipo de codificação e conversão de dados, incluindo compressão / descompressão e criptografia/ descriptografia.

Os dados são representados por formatos adequados para cada tipo de dado ou aplicação. Por isso temos vários formatos utilizados para texto, imagem, sons e vídeo que podem ser convertidos conforme são transmitidos de um computador para outro dentro da rede.

Exemplo: temos computadores que trabalham com o sistema de representação de texto denominado de EBCDIC e outros que trabalham com ASCII, esta camada faz a conversão de EBCDIC para ASCII e vice versa, conforme necessário. O mesmo acontece com os padrões de imagem gráfica como GIF (Graphics Interchange Format), JPEG (Joint Photographic Expert Group) e TIFF (Tagget Image File Format).

O Modelo ISO/OSI A camada 7 - Aplicação É a camada mais alta e atua como uma janela para processos do aplicativo que acessam os serviços da rede. Representa os serviços de suporte direto ao aplicativo do usuário, como os serviços de transferência de arquivo (FTP File Transfer Protocol, FTAM File Transfer, Access and Management), acesso ao correio eletrônico (SMTP Simple Mail Transfer Protocol), e demais serviços de rede.

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Esta camada oferece à aplicação, o acesso geral aos serviços de rede, permitindo o acesso às funções de comunicação, de controle do fluxo e de recuperação de erros ao nível do aplicativo.

Resumo A Rede é a ligação de computadores para compartilhar recursos e interligar os usuários.

O Modelo ISO/OSI é um modelo de referência para a interoperabilidade de sistemas. Define sete camadas independentes, cada camada comunica-se somente com as camadas inferior e superior e age como se estivesse comunicando com a camada equivalente no outro sistema.

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AULA 2 Introdução Além dos conceitos e fundamentos, existem aspectos que não podem ser ignorados quando pensamos em implantar uma rede. O estudo preliminar para implantar uma rede exige o conhecimento sobre recursos que podem ou não ser utilizados nesta rede.

Conteúdo da Aula • Tipos de Comunicação

• Formato da Informação

• Topologias Ponto a Ponto ou baseado em servidor

• Protocolos

Objetivos Esta aula apresenta as definições principais utilizadas em redes de computadores.

Fornece uma visão dos tipos de comunicação, a nomenclatura dos dados, topologias, redes com ou sem servidor dedicado e a noção geral de protocolos.

O modelo ISO/OSI é a base para o entendimento de Redes de Computadores, dos Sistemas Abertos e Interoperabilidade.

Tipos de Comunicação Conforme as características da comunicação entre os computadores podemos classificá-las por: • Modo

• Transmissão Assíncrona

• Transmissão Síncrona • Operação

• half duplex

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• full duplex • Técnica

• Baseband ou banda base

• Broadband ou banda larga Veremos a seguir como funciona cada uma dessas características:

Modo Os caracteres são transmitidos sob a forma de sinais elétricos de determinada duração.

Tanto o computador que transmite como o que recebe, possuem um marcador (Timer) para determinar a duração dos sinais e devem estar em sincronia. Conforme o modo como é estabelecida a sincronia, temos: • Transmissão Assíncrona

• Transmissão Síncrona

Transmissão Assíncrona onde a sincronia é estabelecida individualmente para cada caracter através de um sinal de início de caracter (start) e um sinal de fim de caracter. (stop).

Sendo também conhecido como transmissão start/stop. Não é necessário manter o ritmo de transmissão.

Transmissão Síncrona onde a sincronia é estabelecida no início da transmissão da mensagem, através de caracteres de sincronismo. É necessário manter o ritmo de transmissão.

Operação A comunicação ocorre no sentido do transmissor para o receptor e conforme o modo de operação em que eles invertem a sua função, ou seja, o transmissor passa a ser o receptor e vice-versa, temos:

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• half duplex • full duplex

Half duplex onde a comunicação ocorre em um sentido e depois é revertida para o outro sentido. Não sendo possível a comunicação nos dois sentidos simultaneamente.

Full duplex onde a comunicação ocorre nos dois sentidos simultaneamente. Ambos os computadores transmitem e recebem ao mesmo tempo, não sendo necessária a inversão no sentido de transmissão.

Técnica Você já reparou que em apenas um cabo o sistema de TV a cabo pode transmitir vários canais de programação?

Cada canal de programação é um sinal diferente que é transportado pelo cabo.

Um cabo é capaz de transportar vários sinais simultâneos que denominamos de capacidade de comunicação.

Conforme utilizamos esta capacidade de comunicação para a transmissão de dados, definimos duas técnicas: • Baseband ou banda base

• Broadband ou banda larga

Baseband ou banda base onde é utilizada toda a capacidade de comunicação do canal para transmitir um único sinal digital. O sinal faz uso de toda a banda disponível. Esta técnica é a mais utilizada em redes locais (LAN).

Broadband ou banda larga onde são transportados vários canais de informação em um único cabo, mas o sinal tem que ser analógico. Os sinais analógicos são contínuos

Programa CIEE de Educação a Distância e discretos e fluem na forma de ondas eletromagnéticas ou ópticas, enquanto que os sinais digitais contêm apenas dois estados discretos. As empresas de TV a cabo utilizam esta técnica.

Formato da Informação Os dados que trafegam pela rede têm uma variedade de formatos e são denominados por vários termos que embora não sejam sinônimos, são utilizados de forma não padronizadas na literatura sobre o assunto.

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