Redes Com Put Adores

Redes de Computadores e Serviços Telemáticos Comunicação – Comunicar é o acto de pôr em comum e de procurar o conhecimento através da troca de conhecimentos, experiências e ideias, muitas vezes suportadas por documentos – fontes de informação.

Sistema de Comunicação de Dados – estrutura baseada em sistemas informáticos e telecomunicações, cujo objectivo é a comunicação de dados.

Rede de computadores

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Rede de computadores é um sistema de comunicação de dados constituído por um conjunto de dispositivos nomeadamente computadores, periféricos e outros equipamentos específicos, cujo objectivo é partilhar e optimizar os recursos envolvidos.

Para que as redes possam desempenhar a sua função de comunicação de dados, torna-se necessária a utilização de meios especificos em termos de hardware e software.

Hardware •

Computadores

•

Periféricos: impressoras, scanners, drives, etc...

•

Equipamentos activos: hubs, switch, router, etc...

•

Equipamentos passivos: cablagens, tomadas, etc.

Software •

Protocolos – definem as regras de comunicação entre o emissor e o receptor.

•

Sistemas operativos – programas que permitem gerir e controlar a rede (ex: novell, Unix, Windoes NT, etc...

Objectivos e vantagens do trabalho em rede

1. Partilha de recursos físicos na rede

Permite aceder a dispositivos fisicos bem como a programas e ficheiros instalados na rede (exemplo: impressoras, documentos, bases de dados, etc)

2. Rapidez e eficiência

A informação chega mais depressa ao local de destino de forma mais económica, fiável e eficaz (exemplo: entrega de uma carta pelos CTT)

3. Coordenação e Estruturação

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O facto da informação se deslocar mais rapidamente, permite que se tomem decisões em tempo real, isto é, a partir de um determinado ponto pode ser considerada toda uma actividade que esteja implementada a nível mundial e cuja tomada de decisão resultante dos dados enviados remotamente por cada uma das suas componentes (exemplo: bolsa de valores).

4. Especialização

Equipamentos e meios especificos para controlo de processos industriais, serviços comerciais, saúde, investigação, etc.

Aplicação das Redes de Comunicação de Dados

•

Correio electrónico

•

Teleconferências

•

Teletransferências de fundos bancários

•

Controlo de processos industriais

•

Controlo de tráfego

•

Acesso a computadores

•

Acesso a banco de dados

Utilizadores da comunicação de dados

•

Bancos

•

Seguradoras

•

Transportadoras

•

Agências de viagens e de reserva

•

Engenharia, industria e comércio

•

Organizações cientificas e educacionais

•

Agências noticiosas e orgãos de informação

•

Medicina

•

Governo e serviços públicos

Motivações para o recurso à comunicação de dados

1. Transferência rápida de muita informação devido à sua captura na origem, pois dispensa transporte fisico: •

Redução do tempo necessário às operações comerciais

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•

Rápida disseminação da informação

•

Eliminação do trabalho repetitivo do “papel”

2. Maior eficiência no uso do computador devido à sua extensão a locais remotos e partilha por muitos mais utilizadores:

•

Menos custos de computação e memorização

•

Acesso a grandes recursos de informação

3. Centralizar e descentralizar operações

4. Reorganização de arquitectura de processamento – especialização de computadores no cálculo científico, controlo industrial e aplicações comerciais.

5. Coordenar (com dados actualizados) os vários ramos de uma organização.

6. Tornar possíveis novas aplicações exigidas pelo desenvolvimento da organização.

Componentes básicos de um sistema de comunicação

Mensagem Fonte

Destino codificada

A fonte e o destinatário podem ser: •

Computadores

•

Terminais

•

Processadores frontais

•

Concentradores

•

Controladores de terminais, etc...

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Tipos de Rede

Redes Ponto a Ponto

Esse tipo de rede é o comum principalmente em redes internas caseiras. É o tipo de rede em que não existe um computador principal, ou seja, não existe nenhuma hierarquia de rede. Todos os computadores têm nível de acesso igual ou muito parecido.

Redes Cliente – Servidor

Esse tipo de rede é mais comum em empresas e escritórios. Existe um computador principal chamado Servidor que guarda as principais informações em segurança. Geralmente, esse servidor é um computador bem mais poderoso do que os outros computadores da rede, que são chamados de Clientes. O Servidor possui normalmente um ou mais processadores de alto desempenho.

Meios de Transmissão de dados num sistema de comunicação

Equipamentos Passivos Cabos

Eléctricos

Par entrelaçado

Simples

Blindado

Fibra Óptica

Coaxial

• •

Ondas de rádio Satélite

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Cabo Coaxial




 

IOBase 2 IOBase 5




Fibra Óptica




Par Entrançado  

Blindado Não blindado

EQUIPAMENTOS PASSIVOS

CABO COAXIAL Os cabos coaxiais usados nas placas de rede, são quase iguais aos de TV por cabo, mas um pouco mais finos.

São constituídos por um fio condutor central, revestidos em PVC ou Teflon, uma malha de aluminio ou de cobre e uma protecção exterior isolante.

Características:

•

Elevada resistência a interferências electromagnéticas;

•

Velocidade de transmissão 10 Mbps(milhões de bits por segundo);

•

Permite comunicações até 500m de distância;

•

Utilizado normalmente em redes locais.

Cabo coaxial IOBase2

É um cabo flexivel, com 6.35mm de diâmetro, utilizado para distâncias relativamente pequenas(185m) e é flexivel o suficiente para ligar estações de trabalho.

É ligado directamente a um adaptador de rede para a estação de rede, com uma ficha do tipo BNC (conector T) e usa o transceiver interno da placa de rede.

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Cabo coaxial IOBase5

É um cabo relativamente rigido com um diâmetro de 12.7mm.

Devido á sua capacidade de suportar transmissões de dados para distâncias relativamente grandes, este cabo é usado para ligar pequenas redes (500m).

Vantagens do Cabo Coaxial

•

Custos de manutenção baixos

•

Fácil instalação

•

Boa resistência aos ruídos para grandes distâncias

Desvantagens do Cabo Coaxial

•

Topologias e distâncias limitadas

•

Pouca segurança

•

Custo de cablagem mais elevado que o par entrançado, embora o Hardware que suporta seja mais barato

PAR ENTRELAÇADO

É constituído por fios de cobre que se encontram devidamente isolados dos restantes, sendo depois entrelaçados aos pares e por uma protecção à volta deles para formar um só cabo.

O facto de serem entrelaçados dois a dois permite criar um campo magnético que protege os sinais transmitidos de interferências externas usado nas cablagens dos telefones.

Este tipo de cabo suporta altas taxas de transmissão para grandes distâncias.

Vantagens do Par entrelaçado

•

Tecnologia que se percebe bem

•

Facilidade em adicionar postos à rede

•

Custo baixo

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•

Cabos idênticos aos usados nos telefones e no caso de já existirem cabos telefónicos instalados podem usar-se para fazer a rede.

Desvantagens do Par entrelaçado

•

São mais susceptíveis ao ruído

•

Largura de banda limitada

•

O hardware que suporta é extremamente caro.

FIBRA ÓPTICA

As fibras ópticas são utilizadas para transportar sinais digitais em forma de ondas luminosas.

Um cabo de fibra óptica é constituído por um cilindro de vidro extremamente fino chamado de “core”, revestido por uma camada de vidro concêntrico, chamado “cladding”.

Tem também um revestimento que serve como protecção a uma camada exterior.

Este tipo de cabo transmite dados através de feixes de luz, ao contrário dos fios de cobre que transmitem os dados através dos sinais eléctricos.

A bainha reflectora permite que o feixe de luz seja transmitido pela fibra do vidro.

Por cabo existem duas fibras ópticas: •

Uma para transmitir

•

Uma para receber

As fibras ópticas não estão sujeitas a interferências exteriores e suportam taxas de transmissão muito elevadas (100Mbps)

Vantagens da Fibra óptica

•

Taxas de transmissão elevadas

•

Pequenas perdas na transmissão para longas distâncias

•

Não estão sujeitas a interferências

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•

Suportam dados, som e video.

Desvantagens da Fibra óptica

•

Custos muito elevados

•

Inflexivel (não pode ser vincado)

•

Praticamente limitado a transmissões ponto-a-ponto

•

Requer pessoal especializado para a instalação e manutenção

•

Custos de instalação muito elevados.

COMUNICAÇÕES SEM FIOS (WIRELESS)

As comunicações wireless são caracterizadas por serem efectuadas sem o recurso a fios, utilizando ondas hertezianas para transmitir os dados.

Exemplos: •

Infravermelhos

•

Ondas de rádio

•

Ondas de satélite

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PERIFÉRICOS ACTIVOS

Os equipamentos activos são aqueles que permitem ligar sistemas informáticos a uma rede de computadores e permitem ligar diferentes redes entre si.

Placas de Rede

As placas de rede permitem ligar sistemas informáticos a uma rede de computadores.

•

Placa de rede – encaixa num slot de expansão

•

Placa PCMCIA - o mesmo mas para portáteis.

Modems

Os modems permitem a ligação de sistemas informáticos à rede telefónica pública.

Estes dispositivos tem a função de transformar sinais digitais em analógicos prontos a serem transmitidos pelas linhas telefónicas e vice-versa.

Tipos de Modems

•

Modem Interno – encaixa num slot de expansão.

•

Modem externo – ligado à porta série através de um cabo.

•

PCMCIA – dispositivo que encaixa num slot com o mesmo nome, existente nos portáteis.

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HUB

O hub é também conhecido como concentrador ou repetidor, tem a função básica de receber e enviar sinais entre os diapositivos conectados a ele através da rede. Toda a comunicação feita através do hub é transmitida simultaneamente para todos os nós conectados na rede. Os nós conectados fornecem a sua própria energia, e o hub tem a sua própria energia.

Os hubs permitem a interligação entre os diferentes computadores transmitindo os pacotes de informação em broadcast. Estes permitem que todos os computadores recebem todos os pacotes de informação que circulam na rede mesmo que não se destinem a si.

SWITCH

Um switch é um dispositivo mais sofisticado que o hub, com a diferença de que aprende os endereços da rede automáticamente, fornecendo uma linha privada para a rede. Um nó ou hub totalmente utilizado pode ser conectado a um switch.

O switch é um componente fundamental para a rede, pois divide uma grande rede em segmentos menores. O seu uso ajuda a melhorar a velocidade e performance da rede, eliminando também erros. O switch também permite que uma transmissão de informação seja dirigida a um nó específico da rede, ao invés de ser transmitida a todos os usuários da rede.

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BRIDGE Permitem estabelecer ligação entre dois segmentos diferentes de uma rede local ou mesmo entre duas com estruturas fisícas diferentes entre si. Também regeneram o sinal, mas para além disso, transformam-no e encaminham-no para o local adequado.

REPETIDORES

São dispositivos que podem ser usados para aumentar a distância fisica entre os nós de uma rede local, pois a sua função é regenerar o sinal de uma transmissão.

ROUTER OU GATEWAY

São dispositivos usados em redes locais para estabelecer comunicação

com

outras

redes

locais

ou

sistemas

diferentes. Funcionam não apenas a nível físico, mas também

ao

nível

de

protocolos mais elevados, incorporados em software específico.

Com o router podemos interligar várias subredes e depois deste ter acesso a uma rede maior, por exemplo, à Internet.

Quando existe necessidade de interligar 2 ou mais redes que possuam protocolos diferentes,

existem

equipamentos

específicos cujas capacidades e funções são idênticas às dos routers e ainda, possuem

a

capacidade

de

converter

pacotes de informação de um protocolo para outro. A estes equipamentos damos vulgarmente o nome de Gateway.

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OS SETE NÍVEIS DO MODELO OSI

As necessidades de normalização fez com que organismos como a ISO (International Standards Organization) se debruçassem sobre a estrutura das redes.

Este facto conduziu à definição de um modelo de sete níveis, conhecido por modelo OSI (Open Standards Interconnection).

É seu objectivo a descrição dos vários níveis de sistemas de computação em rede, desde as ligações físicas até à interface do utilizador.

Cada um destes níveis serve os que lhe são adjacentes, continuando no entanto independente.

Por outras palavras, qualquer nível pode ser alterado de acordo com os avanços tecnológicos, pois tais alterações não afectarão as operações com os adjacentes.

Os níveis 1 a 3 cuidam das ligações utilizadas no sistema, os 4 a 6 gerem os padrões de inter-operação com as aplicações e o nível final define as específicas de utilizador. Os níveis 1 e 2 especificam o equipamento de software que completa as especificadas dos níveis 3 a 7.

1. Nível Físico (Physical Layer)

Este nível está relacionado com os tipos de fichas e conectores utilizados nas redes locais. Especifica também as classes e tipos de sinais que são compatíveis com diversos tipos de cabos. Elementos básicos, tais como a tensão eléctrica, o bit timming e a modulação são aqui definidos.

2. Nível de ligação de dados (Data Link Layer)

Este nível sincroniza a transmissão e estipula a detecção e recuperação de erros da informação transmitida. Assegura também a manutenção de uma ligação estabelecida. É a este nível que é definida a estrutura de pacotes. Como sistemas exemplo apontam-se as Token Ring e Ethernet.

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3. Nível de Rede (Network Layer)

Este nível é o pesquisador de caminhos. É aqui que a rota de ligação física entre o emissor e o destinatário é definida, estabelecida ou terminada.

4. Nível de Transporte (Transport Layer)

Este nível estabelece a ligação entre o utilizador e a rede. É o nível de base dos sistemas operativos de rede, embora estes também possam proporcionar serviços que estejam contemplados nos estratos 2 e 3. Aqui é controlada a transferência sequencial de blocos de dados, de moda a garantir a integridade da informação recebida. Este nível faz o controlo do nível de ligação de dados (data link layer), para que o utilizador possa ser informado dos erros de sistema.

5. Nível de Sessão (Session Layer)

Este nível estabelece o diálogo entre dois quaisquer dispositivos da rede. Se o diálogo for quebrado é neste nível que o estado é guardado, para que as comunicações possam ser restabelecidas a partir do ponto em que foram interrompidas quando a ligação for estabelecida.

6. Nível de Apresentação (Presentation Layer)

Este nível converte os dados para um formato padrão, para contrariar os formatos específicos de dados. Permite-nos trocar dados entre sistemas de vendedores diferentes.

7. Nível de Aplicação (Application Layer)

É a este nível que se encontra mais próximo do utilizador. Trata de serviços como transferência de ficheiros, acesso a ficheiros remotos, gestão de bases de dados e comunicação entre aplicações. É com este que se ligam os programas de utilizador, bem como as aplicações de suporte, tais como o correio electrónico. Este estrato é responsável pela formatação e formulação dos dados que serão enviados através da rede.

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TOPOLOGIAS DE REDE

A topologia de uma rede, é um termo utilizado para designar a arquitectura física da rde local, ou seja, a forma como se encontram distribuídos e ordenados no espaço os seus elementos – nós ou estações de trabalho (computadores).

Uma rede pode ser configurada numa das seguintes formas de topologia:

Topologia em Estrela – Star

A topologia estrela consiste num dispositivo central de controlo, que desempenha o papel de servidor, ao qual estão ligados diversos nós. Cada nó está ligado ao nó central através do seu próprio cabo e qualquer das estações de trabalho para aceder a outra é necessário passar pelo nó central.

O que acontece se o servidor avariar? Teoricamente, significa a inoperacionalidade da rede,

mas

esta

topologia

de

rede

prevê

frequentemente a possibilidade de multi-servidor, com o objectivo de evitar a inoperacionalidade da rede.

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Topologia Bus ou Barramento

Uma topologia deste tipo consiste em diversas estações de trabalho, ligadas a um cabo comum – back-bone.

Esta arquitectura permite a circulação da informação nos dois sentidos, onde cada uma das estações de trabalho pode intervir

como

inquiridora

das

outras

estações ou como detentora de recursos partilháveis.

As informações que percorrem o Bus passam pelas estações sem necessidade de serem retransmitidas pelas estações, assim sendo se se retirar uma das estações, por exemplo avariada, não vai perturbar o funcionamento da rede.

Em redes com esta topologia, a transmissão de informação é em série – bit a bit.

Topologia em Anel (Token Ring)

A topologia em anel é composta por estações de trabalho ligadas em círculo, cada uma com o cabo ligado à estação seguinte do anel. Nesta arquitectura os nós estão dispostos/organizados de uma forma semelhante à topologia em Bus, com a diferença de os extremos do cabo estarem ligados.

Num anel, os nós desempenham a função de repetidores e a informação circula apenas num dos sentidos.

Na rede circula em permanência aquilo que podemos chamar “testemunho”. Tendo as estações de trabalho de verificar ou examinar o conteúdo do testemunho, para saber se este lhes é destinado, se for este o caso, a estação em causa recolhe a mensagem/informação e envia outra à estação emissora, confirmando a recepção.

Num anel se um nó avariar ou um cabo se desligar é evidente que o sistema falhará, contudo uma variante ao verdadeiro anel foi induzido pela IBM para solucionar este problema.

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Esta variante do anel é a combinação das topologias Estrela e Anel, na qual se adicionou um dispositivo central que desliga o avariado mantendo o anel em funcionamento.

Topologia em Malha ou Mesh

Numa topologia em malha, existe uma ligação ponto-a-ponto entre cada par de computadores da rede.

Este tipo de topologia tem a vantagem de permitir que cada computador disponha de uma linha previligiada de comunicação com qualquer outro dispositivo da rede.

Como existe uma certa redundância de meios de comunicação entre vários dispositivos da rede, mesmo que se verifiquem falhas em algumas conexões, é improvável que essas falhas impossibilitem a comunicação entre qualquer dois computadores da rede.

Todavia, este tipo de arquitectura pode revelar-se impraticável se for muito grande o número de computadores numa rede local.

À medida que aumenta o número de computadores da rede, aumenta extraordinariamente o número de conexões necessárias. Uma solução intermédia consiste em criar uma arquitectura de malha hibrida, na qual existem apenas algumas ligações directas redundantes, principalmente entre os computadores em que se verifica o maior volume de tráfego, ou entre aqueles em que a manutenção das ligações é crucial.

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