Aula-3-PI1-EngTel-2013-1 Projeto Integrador 1 - Engenharia

Redes de Computadores

As redes de computadores permitem o compartilhamento de diversos recursos tais como memórias, impressoras, scaners, etc. Além do compartilhamento de recursos estas redes permitem a comunicação entre os computadores. Tais redes interligam computadores em diversos níveis e podem ser classificadas em função da sua abrangência em:

• Redes Locais (LAN – Local Area Network): são redes contidas em um prédio ou em edificações de uma mesma organização localizadas em uma área de alguns Km2. Nas redes locais geralmente os computadores e demais periféricos estão conectados por uma via de transmissão comum, tal via é chamada de barramento.

• Redes Metropolitanas (MAN – Metropolitan Area Network): correspondem a ampliação das LANs, são redes que abrangem grupos de empresas, bairros e cidades vizinhas. Estas redes algumas vezes utilizam parte da infraestrutura das redes telefônicas.

• Redes Geograficamente Distribuídas (WAN - Wide Area Network): estas redes cobrem áreas correspondentes a países e continentes.

Outras redes são hoje definidas: PANs, NANs etc;

A Rede Local Ethernet

Nas redes locais geralmente os computadores e demais periféricos estão conectados por uma via de transmissão comum, tal via é chamada de barramento. É o caso da tecnologia Ethernet (IEEE802.3)

Na tecnologia ethernet as unidades básicas de transmissão são os quadros. Um quadro possui um cabeçalho (header) e uma área de dados (limitado a 1500 bytes). O header possui o endereço de hardware (MAC address) fonte e o endereço MAC de destino.

Pelo aspecto construtivo da ethernet pode-se observar que pode haver colisões na transmissão (duas ou mais estações tentam transmitir simultaneamente). Uma placa que transmite o quadro pode detectar a colisão e voltar a transmitir após um tempo aleatório calculado. Esta técnica é chamada de CSMA-CD.

Imagine que no experimento da aula anterior o transmissor possui
um LED para visualizar o que transmite. Se ele observar interferência
no que transmite é porque uma colisão ocorreu.

A Ethernet com switch

Por questões de robustez e de evitar colisões, aumentando o desempenho do sistema, a Ethernet é hoje utilizada com um elemento chaveador de quadros chamado de switch.

Um switch logo que ligado, faz a rede funcionar como um barramento normal, propagando quadros em todas as portas. Rapidamente ela aprende quem está ligado na porta e constrói uma tabela que associa a porta do switch aos endereços MAC nela ligados.

Ver animação da rede com switch aqui.

Note que existe um endereço ethernet que é usado para broadcasting. Ver animação aqui.

A Ethernet sem fio

A Ethernet, originalmente criada pela Xerox, foi "adotada" pela IEEE que criou uma série de comitês para gerar padrões associados a tecnologia. Um destes comitês é o IEEE802.11 que definiu um standard para WLAN (LAN sem fio), mais conhecida como WiFi.

A WiFi prevê o uso de infraestrutura (pontos de acesso ou access points) ou nenhuma infraestrutura (rede adhoc).

A Rede de Pacotes Internet

Vimos anteriormente que existem tecnologias de redes locais. A ethernet é uma destas tecnologias. Um problema é como interligar redes LANs ou outras redes de uma forma homogênea? A Internet, como o próprio nome diz é uma tecnologia que visa interligar redes. Ela se apresenta como uma estrutura de ISPs (Internet Service Providers) Estrutura hierárquica de ISPs

Os protocolos da Internet: arquitetura TCP/IP

• 4 camadas de protocolos caracterizam a arquitetura TCP-IP
  • Aplicação: HTTP, FTP, SMTP etc
  • Transporte: TCP, UDP
  • Rede: protocolo IP, ICMP etc
  • Enlace/Física: ethernet, enlaces óticos, enlaces sem fio.

• O Modelo TCP - IP
  EmbedVideo received the bad id "UGxXj7QQndU&feature#!" for the service "youtube".

Endereçamento IP e Estrutura do Pacote IP

• Endereçamento IPv4: 4 bytes - uma parte do endereço idenfica a rede (netid) e outra parte identifica o hospedeiro

(hostid). A alguns anos atrás o próprio endereço IP definia quantos bits pertenciam a um netid. Isto era chamado de endereços classful. Ver tabela de classes aqui. Atualmente, pela escassez de endereços isto foi flexibilizado. A parte rede do endereçamento IP é definido por uma máscara ver aqui.

• Endereçamento IPv6: 6 bytes

A estrutura de um pacote IP pode ser vista aqui.

• Estrutura do IPv4

Observe que o pacote IP também possui um endereço IP de destino e um endereço IP fonte.

Encaminhamento IP

O papel básico de um roteador da rede é encaminar pacotes IP recebidos por uma interface para um outro roteador imediatamente conectado a uma interface deste roteador.

Vamos analisar este exemplo: encaminhando um ping

Sistema de Nomes de Domínios

• Domínio de nomes: para fins de uso pelo ser humano, as redes (domínios) recebem nomes. Um serviço de resolução de nomes mapeia um nome em um endereço;

Arquitetura de serviços sobre a Internet

• Modelo cliente-servidor
• Modelo P2P (peer-to-peer): decentralizado ou centralizado

Os serviços da Internet

• Correio eletrônico: protocolos smtp, pop
• World Wide Web: protocolos htpp
• Acesso remoto: ssh
• Compartilhamento de arquivos: Napster, Kazaa
• Transmissão de mídia
• Telefonia na Internet (Voz sobre IP)

Rede de Acesso

É a parte da rede de telecomunicações que conecta os clientes
 ao provedor de serviço imediato.

Na Internet, as principais tecnologias de acesso são:

• discada (dial up)
• xDSL
• ISDN
• WiFi(IEEE802.11): (usado por Wireless ISPs e na construção de redes locais sem fio WLAN)
• WiMax(IEEE 802.16) (usado por Wireless ISPs na construção de redes metropolitanas - MANs)
• Cable modem
• FTTH
• rede broadband por satélite
• rede celular broadband: 3G(UMTS,HSDPA,CDMA2000) e 4G (LTE)
• Internet power-line
• Leased Lines (linhas alugadas): canais T1 e E1

Redes de Acesso I

Em instituições e empresas é comum o uso de uma tecnologia de enlace multiponto, chamada ethernet, para formação de uma rede local (LAN). A ethernet padronizada como IEE802 originou uma série de derivados, entre elas a Gigabit Ethernet.