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

Encapsulamento IP

Como já mecionado anteriormente, os protocolos da Internet se organizam na forma de camadas. Pacotes de uma camada são inseridos em um pacote de uma camada inferior e tratados de forma transparente por esta camada.

Vamos analisar o encapsulamento com este exemplo e com este exemplo.

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.