1. Redes de computadores
Por: Henrique Quirino Silva
Aula 01- Conceitos Básicos
• LANs
• Ethernet
• Token Ring
• Modelo OSI

2. O que são redes?
◉ Conjunto de dois ou mais dispositivos (nós) que usam
um conjunto de regras em comum para compartilhar
recursos (hardware, dados, mensagens)
◉ Exemplos de rede
• Rede local de um domícilio
• Rede telefônica
• Internet
◉ Exemplos de dispositivos (ou nós)
• Computadores
• Impressoras
• Switches
• Roteadores

3. Endereçamento
◉ Cada dispositivo tem uma identificação única, ou seja,
um endereço
◉ Os endereços se comunicarão via rede, por meio dos
protocolos de transmissão
◉ Na Internet, endereços utilizados são IP, do protocolo
TCP/IP

4. Protocolo
◉ Protocolos definem as regras de construção de
um pacote, criando uma linguagem comum
entre diferentes máquinas, que inclui:
• Endereços
• Correções de erros
• Regras de reconstrução de pacotes
• Controle de fluxo

5. Serviços de rede
◉ Conjunto de operações implementadas por um protocolo
◉ Cada serviço pode ser usado por diferentes aplicações
◉ Uma aplicação também pode usar vários serviços
• Ex. Browser de internet
◉ Serviços orientados à conexão
• Estabelece conexão prévia à transmissão dos dados
• Gera uma comunicação de dados confiável
• Possibilita correção de erros e controle de fluxo
• Gera overhead na comunicação
◉ Serviços sem conexão
• Envia dados sem conhecimento prévio
• Mais rápido
• Menos confiável, pois não há garantia de entrega

6. Meios
◉ Ambiente físico usado para conectar os nós de uma rede.
◉ Meios físicos são variados:
• Cabo coaxial
• Cabo par trançado
• Fibra óptica
• Ondas de rádio
• Infravermelho
• Outros meios

7. Classificação das redes
• Por área geográfica
• Por topologia da rede

8. Classificação por área
◉ LAN (Local Area Network)
• Permite a conexão de equipamentos em uma pequena região
(até 5‐10km)
• Encontrada em lares e escritórios de empresas
◉ MAN (Metropolitan Area Network)
• Área de abrangência pouco maior que as LANs
• Considere uma empresa na mesma cidade, com várias sedes
◉ WAN (Wide Area Network)
• Geograficamente distribuída
• Altos custos de comunicação
• Velocidades menores

9. Classificação por área
Outras redes
◉ SAN (Storage Area Network)
• Rede exclusiva para armazenamento de dados.
◉ GAN (Global Area Network)
• Coleções de redes de longa distância ao longo do Globo.

10. Classificação por área

11. Classificação por topologia
◉ Barramento
• Computadores compartilham cabo único
• Dados são recebidos por todos, mas só a máquina de destino
aceita
• Somente 1 computador por vez pode transmitir dados
• Se houver ruptura no cabo, toda rede é afetada
• Está em desuso, com popularização da Ethernet/estrela.

12. Classificação por topologia
◉ Anel
• Estações conectadas por um único cabo, em forma de círculo.
• Conceito de Token para transmissão
• Falha em um computador impacta toda rede

13. Classificação por topologia
◉ Malha
• Utiliza vários segmentos de cabos
• Oferece redundância e confiabilidade
• Dispendiosa
• Geralmente utilizada em conjunto com outras topologias

14. Classificação por topologia
◉ Estrela
• Topologia mais comum na atualidade
• Utilizam hubs e switches para intercomunicação
• Falha em um cabo não paralisa toda rede
• Ponto único de falha: Switch ou Hub

15. Formas de transmissão
◉ Simples
• Ocorre em apenas uma direção.
• Exemplo: TV Aberta.
◉ Half-Duplex
• Ocorre em ambas as direções, mas um evento de
cada vez
• Exemplo: Rádio amador.
◉ Full Duplex
• Recepção e envio ocorrem simultaneamente
• Exemplo: TV a cabo

16. Colisões
◉ Ocorrem quando dois ou mais computadores enviam
dados ao mesmo tempo
• Ocorre somente em half-duplex.
◉ CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision
Detection)
• Dispositivos são avisados da colisão e aguardam
tempo aleatório para retransmitir
• Não efetivo em redes muito longas ( a detecção
é feita pela estação que irá transmitir)
◉ CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access /
Collision Avoidance)
• Manda um “aviso” de transmissão
• Mais eficaz, porém aumenta o tráfego na rede

17. ◉ Prioridade de demanda
• Surgiu com as redes Fast Ethernet.
• Padrão IEEE 802.12.
• Se dois computadores enviam pedidos ao mesmo
tempo, o switch atenderá primeiro o pedido com
maior prioridade.
• Se a prioridade é idêntica, são servidos com
alternância.
Colisões

18. Cabeamento

19. • Usados nas redes com topologia de barramento
• Baixo custo, alta flexibilidade
• Utiliza conectores BNC
• Necessita terminador na rede
Cabeamento - Coaxial

20. • Tecnologia mais comum na atualidade
• Pode ser blindado (STP) ou não (UTP)
• Tamanho máximo: 100 metros
• Cat 5 – certificada para 100 Mbps / Cat 5e – 1 Gbps
• Conector: RJ45
Cabeamento – Par Trançado

21. ◉ Tecnologia mais cara, mas atinge maiores distâncias
◉ Fibra monomodo
• Caminho único do feixe de laser
• Usada para comunicação de longa distância
• Mais difícil conexão – núcleo da fibra é mais fino
◉ Fibra multimodo
• Diversos caminhos para o feixe
• Usada para distâncias mais curtas
• A fibra é mais cara, mas a implementação é mais
barata
• Núcleo maior permite uso de lasers mais baratos
• Conectores mais confiáveis e baratos
Cabeamento – Fibra Óptica

22. Cabeamento – Fibra Óptica

23. Modelo OSI

24. ◉ Padronização de protocolos e padrões pela ISO para
Interconexão de sistemas abertos
◉ Sistema aberto, não vinculado a hardware
◉ Sozinho não define arquitetura da rede (Não diz como
fazer, apenas o que fazer)
◉ Divisão em 7 camadas
• “Dividir para conquistar”
• Estabelece uma interface bem definida entre as camadas
• Vantagens:
• Implementação independente das camadas;
• Reutilização de código;
• Adaptabilidade.
Modelo OSI

25. ◉ Camadas parceiras se comunicam por um objeto
chamado entidade da camada
◉ Entidade pode ser elemento de hardware ou de
software
◉ Entidade significa: Capacidade de comunicação
• Ex: Protocolo IP, roteador, etc
◉ Comunicação entre camadas verticais: Serviços
◉ Comunicação entre camadas horizontais: Protocolos
Camadas - Comunicação

26. Camadas

27. Camadas OSI
Camada Exemplos Funcionalidades
Aplicação E‐mail, Web, ftp, etc Aplicações
Apresentação Encriptação e compressão
de dados
Sessão Controlar as sessões
Transporte TCP/UDP Conectividade virtual ponto
a ponto
Rede IP, X.25 Roteamento
Enlace Ethernet, PPP, ATM Comunicação com
correção de erros
Física Transmissão do sinal

28. Camada Física
◉ Fluxo de bits pelo meio físico
◉ Totalmente orientada a HW e trata dos aspectos do
link físico entre dois computadores
◉ Define, dentre outras coisas:
• Técnica de transmissão dos dados (half duplex, etc)
• Pinagem do conector
• Níveis do sinal elétrico
• Como estabelecer e cancelar a conexão
◉ Não trata:
• Significado do que está sendo transmitido
• Erros de transmissão

29. Camada de enlace
◉ Detecta e corrige os erros de transmissão da camada física
◉ Controle de Fluxo
◉ Delimitação de quadros
◉ Bits são organizados em frames, com frame check sequence
• FCS – Controle de erros (CRC, etc)
◉ Fornece ao nível de rede 3 tipos de serviços:
• Sem conexão e sem reconhecimento: Demora na transmissão é pior
que perda de dados (Ex. Voz)
• Sem conexão com reconhecimento: Mais confiável – frames
incorretos são descartados e retransmitidos
• Orientado à conexão: Garante entrega dos quadros na ordem correta
e “error free” à camada de rede
◉ Subcamadas MAC (acesso ao meio) e LLC (interface com as
demais camadas e controle de erros e de fluxo)

30. Camada de rede
◉ Transparência com relação às camadas inferiores
◉ Função: Transporte de pacotes
◉ Comunicação se torna ponto a ponto
• Nos níveis anteriores, comunicação era apenas com o próximo
nó
◉ Funções principais
• Endereçamento
• Roteamento
• Tradução de endereços lógicos em físicos (enlace)
• Controle de congestionamento
◉ Normalmente não orientado à conexão, mas pode
existir o contrário
• Ex. Protocolo X.25

31. Camada de transporte
◉ Principal função: garantir confiabilidade dos dados
◉ Particionamento da mensagem em segmentos
◉ Garante a comunicação entre os hosts
• Reconhece o recebimento de pacotes
• Controle de fluxo
• Sequenciamento e retransmissão de pacotes
• Pode ser orientado ou não à conexão

32. Camada de sessão
◉ Conexão entre duas aplicações que residem em
computadores diferentes
◉ Gerenciamento do “diálogo” entre essas máquinas
◉ Pontos de sincronização
• Ex. Transmissão de um arquivo muito grande ou envio de
mensagens de correio
◉ Atividade – cada ponto de sincronização é uma
unidade de diálogo. Cada grupo de unidades é uma
atividade
◉ Estabelece direitos de atividades prioritárias (acessos
de administrador, por exemplo)

33. Camada de apresentação
◉ Um grande “tradutor”
◉ Define formato para trocas de mensagens
◉ Funções principais
• Tradução de protocolos
• Conversão de padrões (ASCII, ANSI, etc)
• Criptografia
• Compressão de dados

34. Camada de aplicação
◉ “Janela” onde as aplicações conversam com a rede
◉ Identificação dos parceiros na comunicação
◉ Determinação dos níveis de serviço aceitáveis
• Retardo, tempo máximo de espera, taxa de erro tolerável
◉ Segurança de acesso e integridade dos dados

35. Relacionamento entre camadas
◉ Comunicação virtual entre pares de camadas
◉ Pacotes são encapsulados da camada mais alta até a mais baixa,
adicionando informações em cada camada
◉ O processo se repete até a camada física, onde os dados são
enviados
◉ No host de destino, acontece o procedimento inverso

36. PDU
◉ Protocol Data Unit
◉ É a informação transmitida como uma unidade em uma rede,
que pode transportar informações de controle ou dados
◉ Conforme a camada do modelo OSI, tem diferentes nomes:
• Camada física – bit
• Camada de enlace – frame (quadro)
• Camada de rede – packet (pacote)
• Camada de transporte – segmento
• Demais – dados

37. Redes Ethernet

38. Redes Ethernet
◉ Camada 2 do modelo OSI
◉ Utilizada em pequenas e grandes redes
◉ Padronizado pela IEEE – especificação 802.3
◉ Velocidade: 10/100 Mbps e 1/10 Gbps
◉ Pode utilizar tanto cabos coaxiais quanto pares
trançados
◉ Frames com tamanhos variando entre 64 e 1518
bytes. 18 bytes são usados pelo próprio frame.

39. ◉ Topologia lógica: barramento
◉ Uso de CSMA/CD em half duplex
◉ Camada MAC faz encapsulamento e transmissão dos
frames
◉ Pacotes enviados a toda a rede
◉ MTU – Maximum transfer Unit – delimita o tamanho
máximo do frame
Redes Ethernet - Características

40. Redes Ethernet - Frame
◉ Preamble: seqüência de bytes para sincronizar
comunicação
◉ SOF – Start of frame: delimitador
◉ Endereços: usam os MACs das placas
◉ Type: Indica o tipo, para formatos opcionais
◉ Dados: Dados propriamente ditos
◉ FCS: Checagem de CRC
◉ Tamanho do frame: 64 (mín.) ou 1518 (máx) bytes
• Jumbo Frames: Não aceito pela ISO 802.3, permite até 9000 bytes

41. Padrões Ethernet – 10Mbps
◉ 10BaseT
• Sistema de sinalização – barramento (normalmente
se configura estrela ‐ hub)
• Cabo par trançado UTP ou STP
• Nós finais da rede: Os computadores
• Segmento máximo: 100 metros

42. Padrões Ethernet – 10Mbps
◉ 10Base2
• Cabo coaxial fino
• Segmento máximo: 185 metros
• Comprimento mínimo: 0,50 metros entre estações
• Máximo de 30 computadores por segmento
• Máximo de 5 segmentos interligados por 4
repeaters
• Performance melhora caso se divida os segmentos
(bridges)

43. Padrões Ethernet – 10Mbps
◉ 10Base5
• Cabo coaxial grosso
• Segmento máximo: 500 metros
• Máximo de 100 nós (computadores e
repetidores) por segmento
• Máximo de 5 segmentos interligados por 4
repeaters
• Comum utilização de coaxiais finos e grossos na
mesma rede (Tv a Cabo)

44. Padrões Ethernet – 10Mbps
◉ 10BaseFL
• Cabo coaxial grosso
• Fibra óptica
• Vantagem: Grande comprimento
• Desvantagem: Custo
• Segmento máximo: 2 km

45. Fast Ethernet – 100Mbps
◉ Mantém formato do frame, MTU e mecanismos MAC
◉ Capacidade de operação full duplex
• Aumento de velocidade e eliminação de colisões
◉ 100BaseTX ou FX (Fast Ethernet)
• TX: Cabos par trançado cat 5
○ São usados apenas 2 pares (Pinos 1e2; 3e6)
• FX: Fibra ótica multimodo
• Extensão do padrão original 10BaseT (CSMA/CD)
• Full Duplex (802.3x) – somente switches
◉ Topologia física em estrela

46. Gigabit Ethernet
◉ Norma: Operação full duplex, com switches
◉ Com half duplex:
• Carrier extension para que o frame atinja tamanho mínimo de 512
bytes; ou
• Frame bursting: envia múltiplos pequenos frames até o limite de
1500 bytes, sem controle CSMA/CD entre frames
◉ Utiliza fibra ótica ou par trançado
◉ Cabos UTP mínimos de categoria 5
• Cat 5e ou 6 são recomendados
◉ Velocidade 1 Gbps
◉ Usado para grandes backbones, no início

47. Padrões Gigabit Ethernet
◉ 1000‐BaseT
• Utiliza os 4 pares do cabo UTP
• Auto negociação é requerida
• Padrão bastante sensível ao cabeamento
• Cabos cat 5 de baixa qualidade geram erros
de conexão
◉ 1000‐BaseTX
• Utiliza apenas 2 pares do cabo UTP
• Exige UTP Cat 6
• Menos sucesso comercial (mais caro e a exigência
cat.6)

48. Padrões Gigabit Ethernet
◉ 1000‐BaseCX
• Padrão inicial do GbE
• Utiliza cabos STP
• Distância máxima: 25m
◉ 1000‐BaseLX
• Fibra ótica com laser de comprimento de onda longo
• Especificação: 5km; Na prática: até 10 ou 20 km
• Funciona também na fibra multimodo: 550m
◉ 1000‐BaseSX
• Fibra ótica multimodo com comprimento de onda curto
• Especificaçao: 220m; Prática: até 550m
• Popular para ligação intra‐edifício em largas corporações

49. 10G Ethernet
◉ Suporta apenas full duplex
• Não suporta half duplex e nem CSMA/CD
◉ Conexões apenas com switches
• Hubs e pontes não são usados
◉ Cabos UTP mínimos de categoria 6
• Categoria 6a recomendada
◉ Velocidade 10 Gbps
◉ Usado para backbones de corporações
◉ Utiliza fibra ótica ou cabos UTP/STP

50. Padrões 10G Ethernet
◉ 10GBASE‐T
• Cabos par trançado UTP ou STP
• Distância: 100m
• Autonegociação também presente
◉ 10GBASE‐SR
• Fibra ótica multimodo(Short Range)
• Distância típica: até 85m
◉ 10GBASE‐LR
• Fibra ótica monomodo (Long Range)
• Distâncias típicas: 10 a 25 km

51. Auto Negociação
◉ Alta complexidade por várias taxas de dados e
configurações de duplex diferentes
◉ Utilizados em cabos de par trançado (fibra ótica não
suporta)
◉ Assim que o link for detectado, o processo começa
◉ É negociada sempre a melhor combinação
velocidade/duplex possível

52. Redes Token Ring

53. Redes Token Ring
◉ Criada pela IBM nos anos 80
◉ Características
• Topologia em anel estrela (anel lógico em que o anel físico está
no HUB)
• Método de acesso baseado na passagem do Token
• Cabo par trançado UTP ou STP (specs IBM)
• Taxa de Transferência de 4 e 16 Mbit

54. Redes Token Ring
◉ Funcionamento
• Token percorre a rede até que uma estação se apodera
• Apenas a máquina que detém o token pode transmitir
• O frame percorre o anel até a máquina de destino e o retorno à
máquina de origem com o status
• Máquina de origem então libera o Token
• Só há um Token por anel e ele só percorre a rede em uma
direção (horário ou anti‐horário)
• Monitoração ou beaconing: Feito pelo primeiro computador
que fica online, assegura entrega dos frames e existência de
apenas um token na rede

55. Redes Token Ring
◉ Cabeamento
• IBM 1,2 e 3
• MSAU = Hubs da tecnologia
• Conectores de interface de mídia para cabos tipo 1 e 2
• RJ‐45 para tipo 3
• Fibra ótica também é utilizada (maiores custo e alcance)
◉ Utilização bastante restrita atualmente
• Gerenciamento mais oneroso
• Congestionamento das pontes
• Velocidade inferior aos principais concorrentes.