O documento descreve os principais conceitos de redes de computadores, incluindo: (1) a definição de rede de computadores como a interligação de dispositivos para partilha de recursos; (2) os componentes de hardware e software necessários; (3) os diferentes tipos de redes classificadas por dimensão; e (4) as topologias físicas e lógicas para interligar os dispositivos.

1. UFCD
- Redes de computadores

2. Noção de rede de
computadores
 Um ou mais computadores ligados
entre si, por meios eletrónicos, com o
objetivo de trocarem informação de
forma rápida e fácil, permitindo aos
utilizadores a partilha de
equipamentos e recursos (aplicações,
ferramentas de comunicação, bases
de dados, etc.).

3. Hardware e software de rede
 Hardware
 Computadores
 Periféricos que vão ser partilhados
(modems, impressoras, scanners, etc.)
 Placas de rede
 Cabos de rede

4. Hardware e software de rede
 Software
 Sistema operativo
 Programas de rede (existem sistemas
operativos que já têm software de rede)
 Drivers de placas de rede
 Protocolos de comunicação

5. Quanto à sua dimensão
PAN, LAN, CAN, MAN e WAN

6. Personal Area Networks
 Redes pessoais (Personal Area
Network - PAN) – rede local de
alcance muito restrito, para apenas um
utilizador. Refere-se a uma pequena
rede pessoal incorporando dispositivos
como um computador de secretária ou
portátil, um PDA, uma máquina
fotográfica digital, um leitor de MP3, um
telemóvel, etc.

7. PAN
Uma PAN assente em
tecnologia Bluetooth, que
surgiu justamente para este
tipo de redes.

8. Local Area Networks
 Redes locais (Local Area Network –
LAN) – redes confinadas a uma ou mais
salas dentro do mesmo edifício.

9. LAN
Uma LAN
actual pode
interligar
diversos
tipos de
aparelhos.

10. Campus Area Networks
 Redes campus (Campus Area
Network – CAN) – redes que ligam
computadores em edifícios próximos,
como blocos hospitalares ou cidades
universitárias (campus). Corresponde,
de uma forma geral, a um conjunto de
LAN próximas interligadas.

11. CAN
Uma rede
campus
interligada por
tecnologia sem
fios.

12. Metropolitan Area Networks
 Redes metropolitanas (Metropolitan
Area Networks – MAN) – redes mais
alargadas que as anteriores, podendo ir
desde uma cidade a uma região.
Tipicamente, tem entre 5 e 50 Km de
alcance, embora estes números não
sejam nada rigorosos.

13. MAN
Uma MAN a interligar os edifícios dos serviços administrativos de
uma cidade.

14. Wide Area Networks
 Redes amplas (Wide Area Networks
– WAN) – alargadas a um país,
continente, ou mesmo o mundo inteiro,
como acontece com a Internet.

15. Quanto à relação entre os
nós
Cliente/servidor e peer-to-peer

16. Cliente/servidor
 Neste tipo de redes
existem um ou mais
computadores – os
servidores – que
possuem algo de que
os outros – os clientes
– se servem.

17. Cliente/servidor
 Os recursos partilhados tanto podem ser
equipamentos (como modems,
impressoras, discos, etc.) como também
programas, ficheiros ou bases de dados.
 Normalmente, o tipo de recurso
partilhado classifica o servidor. Assim,
existem os servidores de impressoras, os
servidores de comunicações que incluem
os proxys, os servidores de ficheiros, os
servidores de aplicações, etc.

18. Servidores
Um mini-computador servidor
da IBM.

19. Servidores
Um servidor rack da Dell. Destina-se a
ser colocado num bastidor.

20. Sistemas operativos para
servidores
 Este tipo de redes obriga à utilização de
Sistemas Operativos específicos à sua
gestão, como sejam o Unix, o Linux, o
Windows Server (versão mais recente é
o 2016).

21. O que é um servidor?
 Um servidor é um computador equipado
com um ou mais processadores, bancos
de memória, portas de comunicação e,
ocasionalmente, algum sistema
para armazenamento de dados como
hard disks internos ou memórias SSD.

22. O que faz?
 Executa um conjunto específico de
programas ou protocolos para fornecer
serviços para outras máquinas ou clientes,
servidores são equipamentos dedicados a
executar aplicações e serviços dentro de
uma rede LAN ou WAN.

23. Peer-to-peer
 Redes em que não existe nenhum
servidor, pelo que todos os
computadores estão no mesmo plano.
Todos os Sistemas Operativos actuais,
mesmo o MS-DOS, suportam este tipo
de rede.

24. Peer-to-peer
 Neste tipo de redes, os computadores
envolvidos permitem aos seus
utilizadores enviarem mensagens
instantâneas uns aos outros e a
partilha de recursos como pastas e
impressoras.

25. Internet, Intranet e Extranet
Três termos muito importantes que
vêm a propósito.

26. Internet
 Com “I” maiúsculo, é aquela rede
mundial assente no protocolo TCP/IP
que interliga milhares de computadores
pelo mundo inteiro.
 Com “i” minúsculo, é uma rede assente
no protocolo TCP/IP.

27. Intranet
 Rede local com as mesmas
funcionalidades da Internet e muitas das
vezes protegida do acesso exterior por
uma firewall, um sistema concebido
primariamente para impedir o acesso
exterior não autorizado à intranet.
Possui páginas em HTML para consulta,
correio electrónico, transferência de
ficheiros, etc.

28. Extranet
 Intranet a que é permitido o acesso
exterior por parte de utilizadores
autorizados.

29. Topologias de redes
As várias formas de interligar os
computadores

30. O que são as topologias?
 Há diversas formas de interligar
aparelhos numa rede. A essas formas
dá-se o nome genérico de
topologias. A escolha das topologias
é muito importante, porque
determina o tipo de equipamento a
usar, incluindo cabos.

31. Topologias físicas e lógicas
As topologias podem ser físicas e
lógicas e a distinção é esta:
 as topologias físicas definem como
são interligados, fisicamente, os
componentes da rede.
 as topologias lógicas definem a forma
como os dados circulam na rede.

32. Topologias físicas
As que são visíveis.

33. Bus ou barramento
Todos os
computadores estão
ligados a um cabo
comum (backbone)
que tem as duas
extremidades
separadas.
Backbone significa
“espinha dorsal” e é
esse, de facto, o
aspecto do cabo
principal nesta
topologia.

34. Bus ou barramento
• É a tipologia mais simples;
• Possuí uma única via principal de
comunicação;

35. Bus ou barramento
Ligação BNC Conectores Computadores
do meio
Computadores
terminais

36. Vantagens
 São relativamente simples de montar,
pelo que foi esta a solução que imperou
durante vários anos a nível de redes
locais. Actualmente, em redes locais,
não é uma solução usada.
 São pouco exigentes em termos do tipo
de equipamento e comprimento de
cabos, sendo por isso relativamente
baratas.

37. Desvantagens
 Uma avaria no cabo backbone, ao qual se ligam os
outros computadores, invalida o funcionamento da rede;
 Pouca possibilidade de expansão, já que se o cabo
backbone não for suficiente para receber mais postos, é
necessário substituí-lo por outro;
 A remoção ou adição de um dispositivo à rede deve ser
feita com todos os computadores desligados;
 Pode ser difícil detectar a origem de uma falha na rede.
 Os computadores ligados a um segmento de rede deste
tipo numa rede local definem um domínio de colisão, o
que pode tornar o tráfego lento.

38. Star ou estrela
Todos os
computadores ligados
a um dispositivo
concentrador, como
um hub ou um switch.
É a topologia mais
usada atualmente em
redes locais, porque
as suas vantagens
cobrem largamente as
desvantagens.

39. Star ou estrela

40. Vantagens
 Muito fácil de montar e configurar.
 Não é necessário parar o
funcionamento da rede para inserir
ou remover dispositivos.
 É fácil detetar os dispositivos
avariados.

41. Desvantagens
 Requer mais cabo do que a topologia
em bus.
 A avaria do concentrador implica a
falha da rede.
 Devido ao custo do concentrador, é
mais cara do que a topologia em bus.

42. Ring ou anel
Como o próprio nome indica, existe um backbone em forma de
anel fechado ao qual se ligam os computadores e outros
dispositivos. Existem várias formas de implementar esta topologia,
pelo que a lista de vantagens e desvantagens seguinte pode variar
conforme a implementação. No entanto, actualmente, caiu em
desuso e apenas se vê ainda nalgumas redes de alta velocidade
com fibra óptica e muitas com duplo anel, em que o segundo anel
entra em funcionamento se o primeiro falhar.

43. Ring ou anel
 Vantagens
• Alguma facilidade na instalação;
• Requer menos cabos;
• Desempenho uniforme.
 Desvantagens
• Se uma estação parar, todas as
outras também param;
• Os problemas são difíceis de isolar.


44. Mesh ou malha
A topologia física em
malha ou mesh é típica
das WAN, já que não tem
forma definida. Existem
normalmente várias
ligações possíveis entre
postos.

45. Vantagens
 Todas as estações têm igual
oportunidade de acesso à rede.
 Organizada, já que os pacotes
circulam sempre no mesmo sentido, e
são passados de uma para a outra.
 O crescimento da rede não afecta
grandemente a sua performance.

46. Desvantagens
 Complexa e cara.
 Falha num computador pode implicar
a falha da rede.

47. Variantes dos modelos básicos
 Existem variantes destas topologias,
como seja a topologia híbrida –
combinação de duas quaisquer das
anteriores, como a bus e a estrela –
em árvore – uma série de estrelas
com uma raiz comum e a estrela
estendida – uma série de estrelas
interligadas.

48. Uma árvore

49. Topologias lógicas
Nem tudo o que parece é...

50. Topologias lógicas
 Enquanto que as topologias físicas
descrevem as ligações entre os
componentes, as topologias lógicas
vão mais longe e mostram o caminho
que os dados tomam na rede e em
que sentido circulam.
 Existem três tipos de topologias
lógicas: barramento lógico, estrela
lógica e anel lógico.

51. Barramento lógico (1/3)
No barramento ou bus lógico, os pacotes (ou
frames) de dados são transmitidos por difusão,
ou seja, em simultâneo para todos os pontos da
rede. Cabe depois a cada receptor – como placas
de rede, por exemplo – ler os pacotes e verificar
se lhe são ou não destinados. Se não for,
recusam-nos; se for, aceitam-nos. Aqui, o meio
de transmissão é partilhado, logo apenas uma
estação pode transmitir de cada vez; ou então,
como já viu, pode haver colisões.

52. Barramento lógico (2/3)
Topologia
física em
bus e lógica
em bus

53. Barramento lógico (3/3)
Topologia física
em estrela e
lógica em bus,
como
consequência de
se estar a usar
hubs.

54. Anel lógico (1/3)
 As frames são transmitidas ao longo de
uma anel físico, sempre na mesma
direcção e sentido, de posto em posto,
até terem cumprido uma volta inteira ao
anel. Cada posto que recebe uma frame
do posto anterior coloca-lhe o endereço
do posto seguinte e fá-la seguir pelo
anel; o posto a quem a frame era
destinada recebe-a, lê-a e preenche um
“recibo” em como a recebeu, enquanto
que os outros apenas a reencaminham.

55. Anel lógico (2/3)
 Cada frame faz este caminho até
percorrer uma volta completa e
chegar ao posto que a enviou. Este lê
o recibo que confirma a recepção e
retira a frame do anel.

56. Anel lógico (3/3)
Anel lógico num
anel físico.

57. Estrela lógica (1/2)
 Na estrela lógica, o uso de switches
permite que a transmissão de frames
possa ser feita para uma parte
específica da rede, onde se encontra
o seu destinatário.

58. Estrela lógica (2/2)

59. Exemplos de aplicação a
LANs, MANs e WANs
 A topologia em malha é típica das redes de
maior dimensão, como MAN e WAN que, na
grande maioria dos casos, assentam na rede
telefónica que já tem essa topologia.
 Nas redes locais, as topologias mais comuns
são a estrela e a árvore. São muito comuns as
soluções em que em várias salas há sub-redes
com topologia em estrela interligadas numa
estrutura em árvore cuja raiz é um switch ao
qual poderá estar ligado um servidor da rede.

60. Exemplos de aplicação a
LANs, MANs e WANs
router
concentrador
Nalgumas redes locais,
usa-se a topologia em
anel para criar um anel
duplo de alta
velocidade a ligar
computadores, routers
e segmentos da rede.
Nestes últimos, a
velocidade já pode ser
menor.

61. Modems, Hubs, Switches e
Routers
 Estes equipamentos permitem a
interligação dos dispositivos de rede
ou a interligação de redes

62. Modems
 Dispositivo que converte os sinais
digitais do computador em sinais
analógicos capazes de serem
transmitidos pelas linhas telefónicas.
 Modem analógico (linhas analógicas)
 Modem digital (linha digital RDIS)
 Modem-cabo (utilizados nos circuitos de
TV por cabo)

63. Hub
 Dispositivo de rede que serve para
interligar diversos computadores
quando a topologia física utilizada é a
estrela.

64. Switch
 São dispositivos fisicamente
semelhantes aos hubs, embora o seu
funcionamento interno seja diferente,
sendo que no caso dos switches a
comunicação designa-se “comutar
portas”, ou seja é direta entre as
máquinas que a fazem.

65. Router
 Serve para interligar duas ou mais
redes diferentes, por exemplo utiliza-
se para interligar uma rede local à
internet.

66. Protocolos de comunicação em
rede
 Modelo OSI
 TCP/IP

67. O modelo OSI da ISO (1/13)
Pretende este modelo estabelecer normas
comuns para todos os tipos de redes de
forma a que a sua interligação seja
possível. Vamos apenas fazer uma
pequena introdução, apenas o suficiente
para cumprir os nossos objectivos.

68. O modelo OSI da ISO (2/13)
 Para melhor compreender o modelo OSI
e as suas camadas, podemos começar
por ver um exemplo do que se passa
num esquema não informatizado como o
do correio convencional. Vejamos então
o que se passa quando o Sr. Cardoso,
responsável pelo departamento
comercial de uma empresa, envia uma
carta muito importante a um colega:

69. O modelo OSI da ISO (3/13)
1. Pega na sua máquina de escrever e
redige a carta pessoalmente
2. Coloca a carta num envelope e
endereça-o devidamente
3. Entrega o envelope à D. Mariana, a sua
secretária, que a levará ao correio
4. A D. Mariana sela o envelope leva-a aos
correios e regista a carta

70. O modelo OSI da ISO (4/13)
5. Nos serviços dos correios, tratam o
envelope e colocam-no pronto para ser
transportado
6. O envelope é colocado juntamente com
os outros, num recipiente adequado, na
camião pelo qual vai seguir para o
destino
7. O condutor do camião transporta os
envelopes até ao posto de correio do
destino

71. O modelo OSI da ISO (5/13)
Chegada a carta ao posto de correio de
destino, o processo é executado pela
forma inversa, até a carta chegar às
mãos do colega do Sr. Cardoso.

72. O modelo OSI da ISO (6/13)
Com o modelo OSI, as coisas passam-se de modo semelhante.

73. O modelo OSI da ISO (6/13)
Camadas inferiores:
1. Física
2. Ligação de dados
3. Rede
4. Transporte
Camadas superiores:
5. Sessão
6. Apresentação
7. Aplicação

74. O modelo OSI da ISO (7/13)
 Física
 Responsabilidade: Codificação e
sinalização; transmissão física dos
dados; especificações de hardware;
topologia e desenho.
 Protocolos: a camada física dos
protocolos e tecnologias que
pertencem à segunda camada.

75. O modelo OSI da ISO (8/13)
 Ligação de dados
 Responsabilidade: Controlo lógico das
ligações; controlo de acesso ao meio
físico; geração das frames;
endereçamento; detecção e
manipulação de erros; definição das
necessidades da camada física.
 Protocolos: IEEE 802.2 LLC, Ethernet
Family; Token Ring; FDDI e CDDI;
IEEE 802.11 (WLAN, Wi-Fi);
HomePNA; HomeRF; ATM; SLIP e PPP

76. O modelo OSI da ISO (9/13)
 Rede
 Responsabilidade: endereçamento
lógico; routing; encapsulamento dos
datagramas; fragmentação e
reconstrução; tratamento e
diagnóstico de erros.
 Protocolos: IP; IPv6; IP NAT; IPsec;
Mobile IP; ICMP; IPX; DLC; PLP;
protocolos de routing como o RIP e o
BGP.

77. O modelo OSI da ISO (10/13)
 Transporte
 Responsabilidade: endereçamento ao
nível dos processos;
multiplexação/desmultiplexação;
ligações; segmentação e
reconstrução; controlo de fluxo.
 Protocolos: TCP e UDP; SPX;
NetBEUI/NBF.

78. O modelo OSI da ISO (11/13)
 Sessão
 Responsabilidade: estabelecimento,
gestão e terminação de sessões.
 Protocolos: NetBIOS, Sockets, RPC.

79. O modelo OSI da ISO (12/13)
 Apresentação
 Responsabilidade: Tradução de
dados; compressão e encriptação.
 Protocolos: SSL; Shells e
redireccionadores; MIME.

80. O modelo OSI da ISO (13/13)
 Aplicação
 Responsabilidade: Serviços das
aplicações dos utilizadores.
 Protocolos: DNS; NFS; BOOTP; DHCP;
SNMP; RMON; FTP; TFTP; SMTP;
POP3; IMAP; NNTP; HTTP; Telnet.

81. O modelo OSI é para todos!
 Todo e qualquer componente de uma
rede – quer de hardware, quer de
software – pertence necessariamente a
uma destas camadas. Por exemplo, os
routers pertencem à camada 3, mas já
as briges e os hubs pertencem à
camada 2.
 Também os protocolos cujas normas
vamos ver a seguir – Ethernet e Token
Ring – se inserem na camada 2.

82. Simplificando... (1/2)
No entanto, por uma questão de simplificação
que é suficiente a um nível introdutório
como o que pretendemos, um esquema de
3 camadas é suficiente:
1. A primeira camada trata das operações
com ficheiros – abrir, ler, gravar, fechar.
2. A segunda camada trata da correcta
transferência dos dados.
3. A terceira camada trata do acesso às
ligações físicas através do meio de
transmissão em causa.

83. Simplificando... (2/2)

84. Procolo TCP
Finalmente, o Transport Control
Protocol! Os últimos são os
primeiros...
0912 - Cursos Profissionais de Nível Secundário – Técnico de Multimédia (Nível 3)

85. Apresentação (1/2)
 Uma introdução, mesmo que muito
breve como esta, não podia deixar de
fora o TCP!
 O TCP é um protocolo muito complexo,
por isso vamos apresentar a lista das
suas funções e dar uma ideia de como
ele as cumpre.
 Naturalmente, ele pertence à camada de
Transporte!

86. Apresentação (2/2)
 Naturalmente, ele pertence à camada de
Transporte!
 Basicamente, a sua função é garantir
que os dados enviados por um emissor
cheguem ao receptor integralmente e
num tempo aceitável.

87. Funções do TCP(1/6)
 Endereçamento/Multiplexação: o TCP é
usado por muitas aplicações como o seu
protocolo de transporte. Logo, tal como o
seu simplório amigo UDP, uma importante
tarefa para o TCP é “multiplexar” os dados
recebidos por estes diferentes processos,
para que estes possam ser enviados pelo
protocolo de baixo nível da rede. Ao mesmo
tempo, estes processos são identificados
pelos números de portas associados.

88. Funções do TCP(2/6)
 Estabelecimento da ligação, sua
gestão e terminação: o TCP possui
uma série de processos que são
seguidos pelos dispositivos físicos para
negociar e estabelecer uma ligação
através da qual os dados circulem. Uma
vez aberta a ligação, o TCP inclui lógica
para geri-la e resolver os problemas que
possam surgir. Quando um dispositivo
termina a ligação, é iniciado um
processo para terminá-la.

89. Funções do TCP(3/6)
 Manuseamento e empacotamento
dos dados: o TCP define um
mecanismo pelo qual as aplicações são
capazes de lhe enviar dados a partir dos
seus protocolos da camada superior.
Estes dados são empacotados em
mensagens destinadas ao software na
máquina de destino. O software na
máquina receptora, desempacota as
mensagens e passa de novo os dados
para a aplicação correspondente.

90. Funções do TCP(4/6)
 Transferência de dados: O TCP é o
responsável pela transferência de dados
de uma máquina emissora para uma
máquina receptora. Como tudo é em
camadas, isto é feito através do
software do TCP na máquina emissora
que passa os dados para o protocolo
abaixo, que é o IP.

91. Funções do TCP(5/6)
 Providenciar fiabilidade e qualidade
nos serviços de transmissão: o TCP
inclui um conjunto de serviços que
permitem a uma aplicação poder
mandar os dados com confiança. Isto
significa que uma aplicação não se deve
preocupar por os dados serem enviados
ou recebidos de forma incorrecta.
Significa também que problemas que
poderiam surgir se fosse apenas o IP a
tratar deste assunto, são evitados.

92. Funções do TCP(6/6)
 Providenciar controlo de fluxo e
evitar congestionamentos: oTCP
permite o controlo e a gestão do fluxo
dos dados entre emissor e receptor.
Inclui também facilidades para lidar com
o congestionamento que pode ocorrer.

93. UDP
O User Datagram Protocol: “Toma lá
e não te queixes...”

94. Apresentação
 Sem pormenores, o UDP é usado em
circunstâncias em que a importância
rapidez se sobrepõe à qualidade e
fiabilidade. O UDP:
 Envia os dados empacotados para o IP e
este que trate do resto.
 Não estabelece uma ligação fixa (é
connectionless).
 Não garante a integridade dos dados.
 Não garante a recepção dos dados.

95. Velocidade de débito
Taxa de transmissão
Largura de banda

96. Taxa de transmissão
O número que interessa...

97. Taxa de transmissão
 A taxa de transmissão consiste no
número de bits por segundo (bps) que
podem ser transmitidos por um canal.
Recebe também o nome de capacidade
de um canal.
 Embora relacionada, como verá a
seguir, não deve ser confundida com a
largura de banda de um canal.

98. Largura de banda
Banda larga, banda estreita...

99. Largura de banda
 Expressa em Hertz, e numa definição
simplificada, a largura de banda de um
canal é a diferença entre a maior
frequência e a menor frequência que o
canal suporta.
 A noção é fácil de entender se pensar,
por exemplo, no ouvido humano. Há uma
frequência de sons abaixo da qual não
conseguimos ouvir e há outra acima da
qual também não. A diferença entre as
duas é a largura de banda do ouvido
humano.

100. Largura de banda
 No caso das telecomunicações, a largura
de banda de um canal é importante
porque determina quais os valores de
frequências que por lá podem passar e
isso tem implicações no número de
portadoras que se podem usar na
modulação.