Conceitos redes

REDES DE COMPUTADORES

Redes de
Computadores
3º Ano / 1º Semestre
Eng. Electrotécnica

Ano lectivo 2005/2006

Sumário
Sumário
Perspectiva evolutiva das redes telemáticas
Redes de Computadores

Tipos de redes
Internet, Intranet e Extranet
Aplicações telemáticas
Arquitecturas de comunicação
Sistemas de Cablagem
Tecnologias de Comunicação
Equipamentos
Planeamento e Projecto
Exemplos práticos de aplicação
2 Conceitos básicos de Redes de Dados

Perspectiva histórica
Inicio ‘60 – RS232 – 1 kbps/10 kbps

Meados ‘70 – RS422 – 100 kbps/ >1 Mbps
Inicio ’80 – Ethernet – 10 Mbps Ethernet
Meados ’80 – Token Ring – 4 Mbps/16 Mbps
Finais ’80 – FDDI – 100 Mbps
Inicio ’90 – Fast Ethernet – 100 Mbps
Meados ’90 – ATM – 155 Mbps/622 Mbps ATM
Finais ’90 – Gigabit Ethernet – 1 Gbps


Perspectiva futura

2000 – 2010
– ATM – 2,4 Gbps
– Ethernet – 10 Gbps

≈ 2020 – 1 Tbps 1 Tbps


Outras evoluções
Protocolos mais

– robustos
– leves
– adaptativos
Qualidade de serviço (QoS)
Diversos media
Médio prazo: redes inteiramente ópticas
(comutação óptica)


Redes de computadores
Objectivos
Partilha de recursos – disponibilizar todos os programas, dados e

equipamentos a toda a gente na rede sem ligar à localização física
do recurso e do utilizador.

Fiabilidade elevada – os recursos podem estar replicados em várias
máquinas para que, no caso de uma delas falhar, o recurso continue
disponível.

Diminuir os custos – os computadores pequenos têm uma razão
preço/eficiência melhor que os grandes. Os mainframe são dez
vezes mais rápidos que os micro-computadores mas custam mil
vezes mais. A partilha de recursos, evita a sua duplicação.

Comunicação entre utilizadores – os utilizadores da rede podem
trocar informação sem ser necessário utilizar outros meios de
comunicação tais como as telecomunicações ou os correios.

Redes de computadores
Aplicações
Acesso remoto a programas – os utilizadores podem utilizar os

programas sem ser necessário a sua duplicação e a sua instalação na
máquina local. Isto é bastante importante para programas que estão a
ser constantemente modificados e programas que só são executados
em máquinas com grande necessidade de processamento.

Acesso remoto a base de dados –aceder à base de dados sem
haver a necessidade da sua duplicação (difícil se for enorme e difícil de
propagar as alterações) e sem haver a necessidade do utilizador se
deslocar.

Redes informáticas como meio de comunicação – troca de correio
electrónico entre pessoas bem como a possível troca de voz e de
vídeo. A distinção entre redes informáticas e redes de
telecomunicações é cada vez mais ténue. Os operadores de
telecomunicações já oferecem serviços que antes só eram fornecidos
por redes informáticas.

Componentes da rede
Sistemas computacionais – computadores pessoais, estações de trabalho,
impressoras de rede, aparelhos de interligação, etc. Os periféricos simples
tais como discos e impressoras normais podem ser partilhados pelos

computadores mas não são sistemas computacionais.

Adaptadores de rede – efectuam as funções de hardware que permitem
dotar os sistemas computacionais com capacidade de comunicação física.
Os sistemas computacionais podem conter o adaptador de rede ou virem
preparados para o poderem incluir.

Sistema de cablagem – canal de comunicação entre os sistemas que pode
ser implementado por cabos físicos, cabos eléctricos ou ópticos, mas
também por sistemas sem fio, microondas, infravermelhos, etc. Incluí
também as ligações aos adaptadores de rede.

Software de rede – efectua as funções de alto nível necessárias para haver
comunicação entre os sistemas computacionais. Software adicionado ao
sistema operativo para acrescentar ao sistema computacional a capacidade
de comunicação em rede.


Evolução das redes
Na era Mainframe:
No inicio o ambiente de empresa era constituído por um ou

mais computadores de grande porte - “Mainframe.”
No Mainframe o administrador tinha o controlo total de
tudo o que se passava ao nível informático dentro da
empresa.
Num único sistema ou computador o administrador tinha
formas de monitorar de perto:
– o espaço em disco,
– o CPU disponível,
– o número de utilizadores presentes,
– o tempo de resposta das transacções,
– etc.


Evolução das redes (cont.)
Seguiu-se a era PC:

Cada PC continha tudo o que era necessário para um
utilizador trabalhar.
O ambiente de empresa tornou-se num conjunto de ilhas
computacionais.
A anarquia proliferou, com imensos pontos fracos:
– Muita administração de sistemas repetitiva, efectuada pelos próprios
utilizadores finais,
– Backups eram feitos pelos utilizadores quando estes se lembravam!
– A segurança da informação na empresa desceu para o nível mais baixo.
– Muito complicado monitorar a disponibilidade e o comportamento dos
serviços oferecidos, por isso a maioria das vezes não se efectua.




As organizações com um modelo computacional assente

em vários PCs autónomos cedo se aperceberam da
necessidade de os interligar.
Com o aparecimento das redes consegui-se:
– Redução de custos com a partilha de recursos;
– Distribuição mais rápida e eficiente da informação;
– Melhoria da capacidade de resposta da organização;
– Melhoria da fiabilidade do sistema informático.


Redes locais de computadores


Evolução dos Sistemas Distribuídos

Na era Servidor:

Assistiu-se a uma migração dos sistemas distribuídos
anárquicos em direcção aos sistema baseados em
arquitecturas cliente - servidor.
O servidor como “HUB” de informação.


O modelo cliente servidor
Aplicações Cliente-servidor - Funcionam em

ambiente de rede local, onde existem dois tipos
de computadores:
– Os computadores clientes
– O(s) computador(es) servidor(es)

Os servidores são computadores
mais potentes, normalmente com
sistema operativo que suporte
processamento paralelo (UNIX, NT).

Redes: Classificação

As redes de comunicação podem ser
classificadas segundo um ou mais critérios
– por exemplo, o débito, a topologia, os meios físicos, a
tecnologia de suporte e/ou o ambiente a que se
destinam.

Uma das classificações mais frequentes baseia-
se na área abrangida pela rede.


Redes de área Local (LAN’s)

Redes locais (Local Area Network, LAN) – a área
abrangente pode ser uma sala, um piso, um edifício ou um
conjunto de edifícios próximos (campus).

– Utiliza um sistema de cablagem próprio e como tal são
caracterizadas por débitos elevados e taxas de erro desprezáveis.


Redes Locais - LANs
Redes LAN:
Operam numa área limitada

–
– Permitem acessos múltiplos e larguras de banda elevadas
– Redes privadas
– Permitem ligação permanente aos serviços locais
– Interligam dispositivos na mesma área local

Usam:


Redes MAN
Redes MAN (Metropolitan Area Network, MAN)

– neste caso a área abrangente é uma área
metropolitana. Normalmente a implementação destas
redes é feita recorrendo a meios físicos externos à
organização.

– Existem duas situações em que tal pode não
acontecer: se a organização utilizar tecnologias sem
fio ou se a organização for uma operadora de
telecomunicações.


Redes de àrea alargada (WAN)

Redes alargadas (Wide Area Network, WAN)
– a área abrangente pode ser um conjunto de cidades,
um país, um continente ou mesmo todo o planeta.
– Normalmente só é implementada por operadores de
telecomunicações.
– O atraso de propagação pode ser crítico e a débitos
elevados as taxas de erro pode ser consideráveis.


Redes Alargadas - WANs
Redes WAN:
Operam numa área alargada

–
– Permitem acesso sobre interfaces série que operam geralmente a baixas
velocidades
– Fornecem ligação permanente ou por períodos limitados
– Interligam dispositivos separados por longas distâncias

Usam:


Redes de Área Alargada
Algumas tecnologias comuns à WAN são:

– modems
– ISDN (Integrated Services Digital Network)
– xDSL (Digital Subscriber Line)

– Frame relay
– ATM (Asynchronous Transfer Mode)
– SDH (Synchronous Digital Hierarchy)
– SONET (Synchronous Optical Network)


Classificação: áreas restritas
Para áreas restritas também existem estas duas
classificações:

Redes de área pessoal – Personal Area Networks, PAN
– utilizam tecnologias de comunicação sem fios para interligar
computadores, periféricos e equipamentos de voz numa área
restrita.

Redes de armazenamento (Storage Area Networks,
SAN)
– destinam-se à interligação de grandes computadores e
dispositivos de armazenamento de massa. Utilizam normalmente
tecnologias de comunicação a muito alto débito.


Novos conceitos
A criação de redes distintas utilizando o mesmo suporte
físico conduziu a dois novos conceitos:

Redes privadas virtuais (Virtual Private Network, VPN)
– sobre uma mesma WAN ou MAN podem existir várias VPNs
independentes.
Redes locais virtuais (Virtual Local Area Network,
VLAN)
– sobre a mesma LAN podem existir várias VLANs independentes.
A constituição de VLANs pode justificar-se por questões
organizacionais, questões de segurança ou questões de
compartimentação de tráfego.


Largura de banda digital


Largura de banda digital - Throughput
Throughput <= Largura de banda digital do meio

Factores que afectam o Throughput:
– A máquina onde trabalha
– O servidor onde vai buscar informação
– Os utilizadores da sua rede
– O encaminhamento entre redes
– Todas as redes por onde a seus dados passam
– O tipo de dados a transferir
– A hora do dia

Largura de banda digital - Tempos de
transferência

O melhor download:

S= Tamanho do ficheiro a transmitir
LB = Largura de banda Máxima
T = Tempo de transferência


Largura de banda digital -Tempos de
transferência

O download típico:

S= Tamanho do ficheiro a transmitir
P = Throughput real
T = Tempo de transferência


Largura de banda digital -Tempos de
transferência

Qual é a transferência mais rápida?
1 – Enviar o conteúdo de uma disquete
(1.44MB) por ISDN (128kbps)
2 – Enviar o conteúdo de um disco de 10
GB por uma linha OC – 48 (2.488 Gbps)
1 ou 2 ?


Largura de banda digital
Importância da largura de banda

– É finita
– Pode poupar dinheiro
– É a medida chave no projecto e na performance de
uma rede
– É a chave para compreender a Internet
– A procura por maiores de larguras de banda cresce
constantemente


Internet

Rede de interligação de redes
Maior rede informática existente actualmente
Escala planetária
Acesso a variado leque de serviços:
– Repositórios de informação – W W W
– Correio electrónico
– News


Intranet

“Internet privada”
Rede privada que utiliza tecnologias da Internet
Ligada ou não à Internet
Firewall – mecanismo de protecção, impede
acesso externo


Intranet (Cont.)


Extranet

Ligação de Intranets cooperantes
Interligação recorrendo a:
– Redes privadas
– Internet – necessidade de garantir segurança e
confidencialidade
Zonas privadas a cada uma das Intranets
Zonas “públicas” – acessíveis em todas as
Intranets que fazem parte da Extranet


Aspectos importantes para o projecto de
redes

Aplicações telemáticas
Arquitecturas de comunicação
Sistemas de cablagem
Tecnologias de redes
Equipamentos
Gestão
Segurança


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