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Segundo Soares (1995), Redes de Computadores é “um conjunto de módulos processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação”.

O sistema e comunicação e formado por meio e transições e por protocolos.

Meios de Transições --> legações físicas (cabeamento equipamentos)

Protocolos --> Definem um conjunto de regras para a comunicação

Alguns Objetivos para a utilização de redes de computadores:

Fornecer meio de comunicação eficiente;

Reduzir custos com compartilhamento de recursos (periféricos e dados);

Disponibilizar dados, programas e recursos a todos, desconsiderando a localização física do recurso e do usuário;

Padronizar os aplicativos;

reduzir tempos de processamentos (divisão de tarefas), obtendo os dados mais rápido.

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Existem N formas de classificar as redes de computadores, as mais comuns são:

Segundo a ligação física das linhas de comunicação

Segundo a abrangência das redes

3.1 Segundo a ligação física das linhas de comunicação

Fonte: (SOARES, 1995) e (TORRES, 2001).

Redes ponto-a-ponto

São formadas por ligações distintas entre pares de dispositivos (Estações, hosts, nós , máquinas, elementos computacionais e etc...) sendo que a transmissão acontece apenas entre dois pontos interligados.

Exemplo: Um cabo de USB conectando dois computadores diretamente para transferência de arquivos.

Redes multiponto:

Um meio de transmissão único é compartilhado por todos os dispositivos, do qual a informação é transmitida.

Apenas um mensagem e transmitida por vez, se outra dispositivo quiser enviar outra mensagem tem que espera.

A identificação do destinatário é feita através de univoca (endereço de rede). Apenas o destinatário lê os dados, os demais o ignoram.

Exemplo: Rede em barramento, onde o professor envia um arquivo e todos os computadores recebem o sinal ao mesmo tempo.

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LAN (local area network) - Redes Locais

Sugiram com a necessidade de viabilizar a troca e o compartilhamento de informações.

Redes de pequeno alcance

Permite a interconexão de equipamentos de comunicação

Respeita o limite de alguns quilômetros (até 25km)

Geralmente são propriedades privadas

Baixas taxas de transmissão

MAN (Metropolitan Area Network) - Redes Metropolitanas

Redes e alcance médio

As distancias variam, mas são maiores que nas LANs e menores que nas WANs.

Interligam duas ou mais LANs.

Mesmas características básicas das LANs.

Exemplo: uma empresa com filiais em diferentes bairros de uma cidade conecta suas redes locais através de uma MAN, permitindo o acesso centralizado a servidores e sistemas de todas as unidades.

WAN (Wide Area Network) - Redes geograficamente distribuídas

Surgiu com na necessidade de maior compartilhamento de dados entre usuários (geograficamente distribuídos).

Redes de grande alcance

Abrangem cidades, estados e até países

Em geral são fornecidas por empresas provedoras de serviços de telecomunicação, publica ou privada.

Normalmente existem múltiplos caminhos entre origem e destino, visando garantir a confiabilidade.

Altas taxas de erro

Baixas taxas de transmissão

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A topologia de rede descreve como os seus componentes se conectam e se comunicam.

Topologia Física: Representa como estão conectados fisicamente os computadores (cabeamento, equipamento de conexão).

Topologia Lógica: Representa como os dados Trafegam na rede.

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4.1.1 Barramento

Topologia Física: As conexões das máquinas é realizada através de um barramento linear, que pode ser acessado por apenas uma máquina em cada vez.

Topologia lógica: A mensagem é enviada por difusão e todos os dispositivos recebem o sinal, mas apenas o destinatário o processa.

linha de comunicação: multiponto.

vantagens:

Baixo custo de implantação

Instalação e manutenção simples

quantidade de cabos pequena, se comparados a outras topologias.

seu alcance pode ser aumentado por repetidores (amplificadores).

Desvantagens:

Difícil isolar a fonte de falha

Alterações como incluir máquina, implicam na paralisação da rede.

Na forma como os dados trafegam esse tipo de rede apresenta as seguintes desvantagens:

Segurança, todas as estações recebem o pacote, pois todos são enviados para um meio físico comum.

Maior número de colisões e maior probabilidade de aumento da taxa de erros de sinal.

A rede tende a ser mais lenta.

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Topologia Física: todos os equipamentos da redes, são ligados diretamente a um concentrador.

Topologia Lógica: Na comunicação, a origem envia os dados para o dispositivo central, que os encaminha apenas para o destino.

Linha de Comunicação: ponto a ponto.

Topologia mais indicada atualmente, sendo que a maioria das redes de maior complexidade é interligada desta forma.

Vantagens:

Se um computador parar ou outros não pararão, ou seja, é fácil isolar a fonte de falha (equipamento ou sistema).

Facilidade de exclusão e de inclusão de novos equipamentos à rede, sendo que esta pode ser aumentada ou diminuída sem parar o seu funcionamento. O limite é a capacidade máxima do concentrador.

Desvantagens:

Custo mais elevado, se comparado ao barramento.

Se o concentrador falha a comunicação com a rede se perde. Uma forma de solucionar este problema é a redundância (equipamento sobressalente).

Possibilidade de congestionamento, já que todo o tráfego passa pelo concentrador.

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Topologia Física: As máquinas são interconectadas através de um caminho fechado como um anel (laço), sendo que cada máquina é ligada a duas máquinas vizinhas.

Topologia Lógica: cada máquina envia as informações apenas para as máquinas vizinhas.

Teoricamente são capazes de transmitir e receber dados em qualquer direção, mas as mais usuais são unidirecionais( Os dados só podem ir em um único sentido — de um transmissor para um receptor — sem possibilidade de resposta pelo mesmo canal).

Linha de Comunicação: ponto a ponto.

Vantagem:

Direcionamento simples.

Todos os equipamentos acessam a rede igualmente.

Desvantagens:

Difícil isolar uma fonte de falha (sistema ou equipamento).

Alterações na rede provocam a paralisação da comunicação.

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Quando são utilizadas duas ou mais topologias na configuração de uma rede, ou seja, o barramento, a estrela e/ou o anel podem se combinar em uma única rede formando topologias híbrida.

Por exemplo, Estrela Barramento:

Rede Híbrida Estrela Barramento

Combinação de barramento e estrela.

Duas ou mais redes com topologia física em estrela são conectadas por um barramento (hubs interligados ligados de forma serial).

Como são interligadas com HUB (é um repetidor multiportas), logicamente as máquinas estarão ligadas em barramento.

Em caso de falha de um computador falhar a rede não será prejudicada.

No caso de um hub falhar, apenas os computadores ligados a ele ficarão sem comunicação com o restante da rede.

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Topologia em que todas as estações estão diretamente

interligadas entre si, em pares, através de um caminho

físico dedicado.

As estações trocam mensagens entre si diretamente.

O enlace (meio de ligação) poderia ser ponto a ponto com

comunicação full-duplex, permitindo uma comunicação

plena.

Em redes grandes e distantes (como WANs), liga cada máquina diretamente a todas as outras é inviável, pois exige N(N-1)/2 ligações. O que torna o custo mais alto.

Por exemplo, para ligar 5 máquinas em rede seriam necessárias 10 ligações (exemplo da figura).

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Topologia que é o inverso da Totalmente ligada, na topologia de anel visa diminuir o número de ligações e tentar simplificar o tipo e enlace utilizado.

Máquinas que são ligadas a duas máquinas vizinhas(ponto a ponto), transmitindo os dados em um sentido único (mostrado na imagem a cima).

Mas também sua utilização em WAns é inviável por dois motivos:

Muitos pontos intermediários aumentam ligações e atrasam a transmissão, prejudicando o desempenho.

Falta de caminhos alternativos reduz a confiabilidade, especialmente em redes geograficamente distribuídas.

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A partir da necessidade de aumentar o desempenho e confiabilidade, foi criada a topologia parcialmente ligada, possuindo ligações paralelas.

Com a existência de caminhos alternativos, em caso de erros ou de congestionamentos, caminhos diferentes pode ser utilizados para comunicar dois pontos finais.

Dessa forma se a estação de destino não estiver interligada fisicamente a de origem, o mensagem pode passar por outros sistema intermediários ate chegar no destino.

Essa é a topologia da Internet.

A mensagem segui o caminho rota, e a uma escolha do caminho e roteamento. Essa escolha pode ser feita de duas formas:

A conexão pode ser pré-estabelecida entre origem e destino antes do envio da mensagem.

(Ou) feita passo a passo, onde cada estação intermediária escolhe o próximo caminho.

A comunicação entre dois módulos processadores é realizada através de chaveamento, ou comutação. que é a alocação de recursos da rede para a transmissão pelos diversos dispositivos conectados.

Nem todos os nós (dispositivos da rede, como computadores ou roteadores) possuem o mesmo tipo de enlace (conexão física ou lógica entre dois nós). A rede precisa alternar os dados entre os enlaces para permitir a comunicação.

Existem três tipos principais de COMUTAÇÃO: circuitos, mensagens e pacotes.

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Nas WANs com topologia parcialmente ligadas, que é o caso da internet, a comunicação entre dois módulos processadores é realizada através de chaveamento, ou comutação, que é a alocação de recursos da rede para a transmissão pelos diversos dispositivos a conectados.

5.1 Comutação de circuitos

Opera formando uma conexão dedicada entre dois nós, com trafego constante e continuo.

Exemplo: um chamada telefônica

Envolve três fases:

Estabelecimento do circuito(conexão).

Transferência de informações.

Desconexão do circuito.

Quando as estações Desejar se comunicar, a taxa de transmissão será continua.

Caso o trafego na seja constante e continuo, o meio físico pode ser desperdiçado, já que esta reservado mesmo quando não a troca de dados.

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Voz sobre IP I: Comutação de Circuito e de Pacote

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Não há canal dedicado; a linha é compartilhada entre várias mensagens, então ninguém monopoliza ( fica sem dividir com os outros).

A mensagem e enviada por demanda.

A mensagem completa é enviada quando destino está pronto para receber.

Cada mensagem leva consigo o endereço e destino.

Utiliza processo store-and-foward: uma mensagem caminha de nó em nó utilizando apenas um canal por vez, sendo armazenada e retransmitida em cada nó.

Se o caminho estiver ocupado a mensagem espera em um buffer armazenada, é retransmitida após ficar livre.

Cada nó, verifica erros e depois encaminha para o próximo nó, através do endereço e rota que esta contido na mensagem.

Não há limite de tamanho para mensagens:

Então os nós precisam ter espaço de armazenamento suficiente.

Uma mensagem muito grande pode ocupar o canal por muito tempo, o que atrapalha aplicações interativas, como chamadas de voz ou vídeo.

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A principal diferença para a comutação de mensagem é que limita o tamanho da mensagem, evitando o envio de mensagem muito grandes.

Se o tamanho atingir o limite elas são quebradas em unidades menores - ou seja Pacotes.

Cada pacote deve ter o endereço de destino e informações para que a mensagem seja remontada no destino.

Técnicas como store-and-forward usadas pelos roteadores(WANs) possibilita que os pacotes seja armazenados e retransmitidos, realizando um salto por vez, ate chegar no destino.

Pacotes são eficientes pois exige nós de comutação com menor armazenamento, erros são detectados com maior precisão, diferentes das mensagens. Ao detectar um erro em um pacote, somente este ser retransmitido e não uma mensagem inteira.

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Tipos de comutação de pacotes (KUROSE, 2006):

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Tipos de comutação de pacotes (KUROSE, 2006):

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Redes de datagramas: cada pacote leva o endereço de destino e, em cada nó, o caminho é decidido consultando a tabela de roteamento.

Não existe um conexão prévia.

Os pacotes podem seguir caminhos distintos mesmo quando são da mesma mensagem, desde que a rede possua cominhos alternativos.

Os pacotes chegam fora de ordem mesmo, tem nada NÃO, mas quando chega no destino são remontando na ordem certa.

Redes e Circuitos Virtuais:

os comutadores que compõe o circuito virtual possuem uma tabela que relaciona o identificador do CV ao enlace de saída para o qual o pacote deve ser direcionado.

É realizada uma conexão prévia que determina o identificador do circuito e um caminho único para os pacotes seguirem. Caso haja uma falha em um enlace o circuito virtual se desfaz.

O caminho não é dedicado, ou seja, um mesmo comutador pode fazer parte de mais de um circuito virtual. Para cada circuito existe um registro na tabela, ou seja, os comutadores guardam o estado de suas conexões.