Introdução às Redes de Computadores

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Redes de Computadores
Prof. Relyson Ramos
E-mail: relyson.ramos@udf.edu.br
Introdução às Redes de Computadores
Bibliografia: Redes De Computadores - 4ªed; Autor: Andrew S. Tanenbaum
Bibliografia: Arquitetura-de-Redes-de-Computadores 2ªed; Autor: Luiz Paulo Maia.
mailto:relyson.ramos@udf.edu.br
Definição de redes de computadores
“Uma rede de computadores é um conjunto de dispositivos interconectados com a finalidade de trocar
informações e compartilhar recursos. incluindo dispositivos como impressoras, telefones celulares,
televisões ou qualquer dispositivo que tenha a capacidade de processamento de dados (Luiz Paulo
Maia - Arquitetura-de-Redes-de-Computadores 2ªed)”
Diferença entre Rede e Sistema Distribuído
Rede de Computadores:
É um conjunto de computadores conectados entre si, mas cada um funciona de forma independente.
Os usuários interagem diretamente com cada máquina, e se os computadores tiverem hardware e
sistemas operacionais diferentes, isso é visível. Para usar um programa em outro computador, é preciso
acessar esse computador diretamente.
Sistema Distribuído:
Parece ser um único sistema, mesmo sendo composto por vários computadores. Os usuários veem um
sistema único e coerente, e não precisam se preocupar com as diferenças entre as máquinas. Isso é
feito por um software chamado middleware, que unifica a aparência e funcionamento do sistema. Um
exemplo disso é a World Wide Web, onde tudo parece ser uma página da Web.
A principal diferença está no software: em um sistema distribuído, o software cria a ilusão de um
sistema único, enquanto em uma rede de computadores essa ilusão não existe. Ambos os sistemas
podem ter funções semelhantes, como mover arquivos, mas em um sistema distribuído, o software faz
isso, enquanto em uma rede, o usuário precisa fazer manualmente.
Arquitetura
Em
Camadas
Tipos de Redes
As redes podem ser classificadas de diversas maneiras, o que pode causar confusão para iniciantes, já
que uma única rede pode receber diferentes denominações conforme o critério utilizado. Por exemplo,
uma mesma rede pode ser descrita como "uma LAN", "uma rede local", "uma rede TCP/IP", "uma rede
ponto a ponto", "uma rede Ethernet" ou "uma rede em estrela", dependendo do aspecto que se deseja
destacar.
Quanto à Abrangência
Classificadas de acordo com o tamanho da área 
geográfica que elas abrangem.
Tipos de Redes
LAN
PAN
MAN
WAN
PAN (Personal Area Network)
São redes de curto alcance, geralmente cobrindo poucos metros, como no caso da tecnologia
Bluetooth, que permite a conexão sem fio entre fones de ouvido e telefones celulares, ou entre
teclados e mouses sem fio e computadores compatíveis. Quando a transmissão ocorre sem fio, essa
rede também é chamada de WPAN (Wireless Personal Area Network).
LAN (Local Area Network) - Redes Locais
As redes locais, muitas vezes chamadas LANs, são redes privadas contidas em um único edifício ou
campus universitário com até alguns quilômetros de extensão.
Tipos de Redes
MAN (Metropolitan Area Network)
Uma rede metropolitana, ou MAN, é uma rede que abrange uma área maior do que a rede de campus,
podendo cobrir uma cidade inteira. Em uma rede de campus, os prédios que compõem a rede estão
relativamente próximos, e o cabeamento entre eles geralmente é feito pela própria empresa. Já nas
redes metropolitanas, os prédios podem estar localizados em bairros diferentes, distantes uns dos
outros. Tradicionalmente, a conexão entre as redes locais ou de campus que formam uma rede
metropolitana é realizada através de uma concessionária de telecomunicações (como Embratel, Oi,
Telefônica, entre outras), que fornece essa conexão mediante um pagamento mensal, já que, na
maioria dos casos, a empresa não tem como estender um cabo entre prédios situados em bairros
distintos.
Tipos de Redes
WLAN (Wireless Local Area Network)
WLANs são redes LANs sem o uso de cabos, usando transmissões em radiofrequência. A arquitetura 
mais popular deste tipo de rede chama-se Wi-Fi ou IEEE 802.11.
Tipos de Redes
CAN (Campus Area Network)
CAN, também conhecida como rede de campus, é uma rede que abrange uma área maior do que a
rede local, conectando vários prédios. Em termos práticos, ela é formada por pelo menos duas redes
locais interligadas. Esse tipo de rede é comum em universidades, hospitais e grandes empresas.
Tipos de Redes
WAN (Wide Area Network) - Redes de longa distância
Tipos de Redes
A WAN (Wide Area Network),
também conhecida como rede de
longa distância, abrange uma área
maior do que uma única cidade. A
Internet é o exemplo mais
conhecido de uma WAN, embora
alguns autores tenham criado
uma categoria específica para ela:
GAN (Global Area Network, ou
rede global). Quando empresas
conectam suas diversas filiais e
escritórios, o método físico de
conexão segue a mesma lógica
explicada anteriormente, com a
possibilidade adicional de utilizar
a técnica VPN para essa conexão. Malha de cabos submarinos (fonte: https://www.submarinecablemap.com)
https://www.submarinecablemap.com/
Internet, Intranet e Extranet
Internet: a rede mundial de computadores.
Uma intranet é uma rede privada que utiliza o mesmo modelo da Internet para o acesso a dados,
permitindo que funcionários acessem e manipulem informações da empresa através de um site
interno, acessível apenas dentro da organização. Esse modelo é popular entre as empresas devido ao
custo mais baixo de desenvolvimento em comparação ao modelo tradicional de software proprietário.
Outras vantagens incluem o uso de código-fonte aberto, que pode ser modificado por qualquer pessoa,
e a possibilidade de utilizar sistemas operacionais, linguagens de programação e bancos de dados
gratuitos, como Linux, PHP e MySQL.
Extranet: uma intranet que possibilita o acesso remoto, permitindo que pessoas se conectem a ela pela
Internet ou por um modem, utilizando uma linha telefônica tradicional (um método hoje em desuso).
Em ambos os casos, é necessário que o usuário se autentique na rede, ou seja, o acesso é realizado por
meio de login e senha.
Transmissor, Receptor e Canal de Comunicação
Em uma rede, há um dispositivo que envia dados, chamado de transmissor ou origem, e outro que os
recebe, conhecido como receptor ou destino. O papel de transmissor e receptor geralmente é
dinâmico, ou seja, em um momento um host pode estar enviando dados e, no momento seguinte,
recebendo-os. Na maioria dos casos, um host é capaz de transmitir e receber dados simultaneamente.
Os dados são transportados entre o transmissor e o receptor por meio de um canal de comunicação,
também conhecido como circuito ou link. Esse canal de comunicação determina várias características
da transmissão, como o meio de transmissão utilizado, que pode ser cabo coaxial, par trançado, fibra
óptica, micro-ondas ou satélite.
Transmissor
ou Origem
Receptor
ou destino
Canal de comunicação
Dado InterfaceInterface
Comunicação de Dados
Representação de Dados
As informações de hoje são transmitidas por diversas formas, tais como por texto, números, imagens, 
áudio e vídeo.
Comunicação de Dados
Componentes
Um sistema de comunicação de dados é formado por cinco componentes:
1. Mensagem. As mensagens são as informações (dados) a serem transmitidas. Entre as formas populares de
informação, temos: texto, números, figuras, áudio e vídeo.
2. Emissor. O emissor é o dispositivo que envia a mensagem de dados. Pode ser um computador, estação de
trabalho, aparelho telefônico, televisão e assim por diante.
3. Receptor. O receptor é o dispositivo que recebe a mensagem. Pode ser um computador, estação de trabalho,
aparelho telefônico, televisão e assim por diante.
4. Meio de transmissão. O meio de transmissão é o caminho físico pelo qual uma mensagem trafega do emissor
ao receptor. Alguns exemplos de meio de transmissão são os seguintes: cabo de par trançado, cabo coaxial,
cabo de fibra óptica e ondas de rádio.
5. Protocolo. O protocolo é um conjunto de regras que controla a comunicação de dados. Representa um acordo
entre os dispositivos de comunicação.Sem um protocolo, dois dispositivos podem estar conectados, mas, sem
se comunicar. De modo semelhante, uma pessoa que fala francês não consegue entender outra que fala apenas
o idioma japonês.
Modelo Computacional
As redes podem ser classificadas também de acordo com o modo como os dados são processados:
processamento centralizado, processamento distribuído ou processamento cooperativo. Vamos
explicar em detalhes cada um desses modelos.
Computação Centralizada Computação Distribuída
Computação Centralizada
As primeiras redes de computadores foram baseadas em
um modelo onde um computador central de grande
capacidade de processamento era acessado por terminais
"burros", que não possuíam poder de processamento
próprio, funcionando apenas como dispositivos de entrada
e saída. Todo o processamento de dados ocorria no
computador central. Apesar de ser um conceito antigo,
esse modelo ainda é amplamente utilizado, como em
serviços de terminal (Telnet, SSH), onde o PC se comporta
como um terminal burro, com o processamento sendo
realizado em outro computador. Esse modelo é comum
em bancos, empresas aéreas e órgãos governamentais.
Além disso, existem produtos que permitem que vários
usuários se conectem a um único computador ao mesmo
tempo, criando múltiplos terminais. Quando esse serviço
de terminal é usado, a rede é classificada como "baseada
em servidor", sendo apenas uma questão de
nomenclatura.
PROCESSADOR CENTRAL
TERMINAIS BURROS
Arquiteturas de Rede
Na computação distribuída, cada máquina possui seu próprio processador e capacidade de
processamento. Redes desse tipo podem ser classificadas como cliente/servidor, ponto a ponto,
baseada em servidor ou front-end/back-end. A "computação em nuvem" é uma classificação comercial,
não acadêmica, para um modelo de computação distribuída.
Redes Cliente/Servidor Redes Ponto a Ponto
Redes Cliente/Servidor
Em redes cliente/servidor, os servidores respondem a
pedidos de clientes, oferecendo diversos serviços como
impressão, arquivos, e-mail e autenticação de usuários.
Uma máquina pode operar múltiplos serviços
simultaneamente. Esse modelo exige planejamento e
geralmente um administrador de rede, sendo adequado
para empresas que necessitam dos recursos específicos que
ele proporciona.
CLIENTE
SERVIDOR DE E-MAIL
INTERNET
Redes Ponto a Ponto
Uma rede ponto a ponto é simples de montar, ideal
para residências e pequenos escritórios, onde não
há um servidor dedicado; qualquer computador
pode atuar como servidor temporário para funções
como arquivos ou impressão. Embora fácil de
configurar, esse tipo de rede não oferece serviços
específicos, como e-mail, que requerem servidores
externos. Diferente das redes cliente/servidor, as
redes ponto a ponto não possuem administração
centralizada, tornando-as menos seguras e
adequadas apenas para redes pequenas. A
administração é feita pelos próprios usuários, sem
a necessidade de um administrador de rede
dedicado.
Topologias Físicas
O termo topologia refere-se à maneira com que os computadores de uma rede local estão conectados.
Malha
Anel
Barramento
Estrela
Árvore
Sem Fio
Híbrida
Topologia Totalmente Conectada
Topologia totalmente conectada: cada computador possui
uma conexão individual para cada outro computador. Com
isso cada computador pode conversar com outro
diretamente. É também o tipo que oferece o maior nível de
redundância, pois caso a conexão entre dois computadores
se rompa (isto é, cabo partido) é possível continuar a
conexão entre eles simplesmente mudando-se o caminho
da conexão. É claro que neste caso a conexão será mais
longa (haverá agora outro computador no meio do
caminho). Por conta do número de cabos necessários – (n x
(n-1)) / 2, onde n é o número de computadores –, a
implementação deste tipo de rede é inviável.
Topologia em Malha
Topologia em malha: similar ao anterior, porém usando-
se menos conexões e, com isso, alguns computadores
precisam passar por outros para terem acesso a
determinados destinatários. Alguns autores não fazem a
distinção entre rede totalmente conectada e rede em
malha, considerando os dois tipos como rede em
malha. Possui a vantagem de ter redundância e a
desvantagem de continuar necessitando de muitos
cabos.
Topologia em Anel
A topologia em anel conecta cada computador a
dois outros, formando um circuito fechado. A
comunicação entre dois computadores passa
pelos intermediários na rede. Se um cabo se
romper ou um computador falhar, a rede pode
parar de funcionar, mas isso é solucionado com
um concentrador que exclui dispositivos
defeituosos, criando uma rede que parece uma
estrela fisicamente, embora seja um anel
logicamente. A transmissão de dados é feita por
passagem de ficha (token), usada em arquiteturas
como Token Ring e FDDI. A FDDI tem redundância
com dois anéis em sentidos opostos, garantindo
operação contínua se um falhar.
Topologia em Barramento
Topologia em barramento: também chamada em barramento; nela há um elemento central ao qual
todos os computadores são conectados. Se o elemento central é partido, a rede deixa de funcionar.
Esta é a topologia usada em redes Ethernet usando cabo coaxial ou cabo par trançado usando um
periférico concentrador chamado hub.
Topologia Estrela
Topologia em estrela: os computadores são conectados a
um periférico concentrador, facilitando a manutenção. Se
um cabo é partido a rede continua funcionando: apenas
o computador ligado à rede através deste cabo deixa de
ter acesso à rede. Esta é a topologia usada em redes
Ethernet usando cabo par trançado usando um periférico
concentrador chamado switch. Note que redes usando
um hub, apesar de se parecerem com uma estrela, na
verdade utilizam a topologia em barramento
(normalmente chamado topologia física em estrela e
topologia lógica em barramento).
Topologia em Árvore
Topologia em árvore: também
chamada estrela hierárquica,
esta topologia é feita ligando-se
redes em estrela juntas. Esta é a
topologia mais comum
atualmente e não deixa de ser
uma rede em estrela, porém
usando mais periféricos
concentradores (switches).
Topologia Sem Fio
Topologia sem fio: como o nome diz, permite computadores se conectarem à rede sem a necessidade
de uso de cabos. É necessário um equipamento chamado ponto de acesso (WAP, Wireless Access Point
ou simplesmente AP) para fazer a conexão entre os computadores dotados de placa de rede sem fio e a
rede física. No mercado de equipamentos voltados para casas e pequenos escritórios, pontos de acesso
sem fio são vendidos como “roteadores de banda larga” e incluem, em um único equipamento, um
ponto de acesso sem fio, um switch, um roteador e um firewall, permitindo que conexões de Internet
banda larga possam ser facilmente compartilhadas e pequenas redes possam ser facilmente montadas.
Topologia Híbrida
Topologia híbrida ou mista: redes que usam mais de uma das topologias descritas ao mesmo tempo.