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Redes para Automação Industrial:
Introdução às Redes de ComputadoresLuiz Affonso Guedes
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Introdução§Conteúdo
l Definiçãol Classificaçãol Aplicações típicasl Software de redel Modelos de referênciasl Exemplos de redesl Exemplos de serviços de comunicação de
dadosl Padronização de redes
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Introdução§Definição de Redes de Computadores
l É um conjunto de computadores autônomos e interconectados.
RedeMeio de comunicação
Host Não éRede
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Introdução§Autonomia
l Em rede, nenhum computador obedece a comandos de outro.
• Possui autonomia até para se desconectar da rede
§Interconexão: Meio de Comunicaçãol Cabo de cobre
• Coaxial• Par Trançado
l Fibra óptical Rotas de microondasl Radiodifusão
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Introdução§Meio de Comunicação: Características
l Taxa de transmissãol Tecnologia de transmissãol Extensão Geográfica das redesl Aspectos econômicosl Confiabilidade
Meio de comunicação
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Introdução§Classificação das redes de computadores
l Quanto à velocidade de transmissão• Baixa, média e alta velocidade
l Quanto à extensão geográfica • Locais, Metropolitanas e Longa Distância
l Quanto à confiabilidade• Confiáveis e não confiáveis
l Quanto ao modo de transmissão• Determinísticas e não determiníasticas
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Introdução
§Classificação quanto a extensão geográfical Redes Locais: LAN - Local Area Network
• Interconectam computadores localizados num mesmo prédio (10m a 1Km).
• Utilizam tipicamente um único meio físico.l Redes de Campus: CAN - Campus Area Network
• Interconectam computadores localizados em vários prédios num mesmo Campus (fábrica, universidade) - até 10Km.
• Tipicamente são um conjunto de LANs ligadas a um backbone
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Introduçãol Redes Metropolitanas: MAN - Metropolitan Area
Network• Interligam computadores e LANs numa extensão de 5 a
100Km.• Tipicamente são constituídas de LANs ligadas a vários
backbones. l Redes de Longa Distância: WAN - Wide Area
Network• Interconectam redes em termos nacionais e
continentais - 100 a 5.000Km.– Holdings nacionais de telecomunicações.
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Estruturas de Redes Tipo LAN e CAN
LAN
CAN
LAN
LAN
backbone
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Estrutura de Redes MAN
CAN
LAN
LAN
backbone
CAN
LAN
LAN
backbone
MAN
Backbone de Alta Velocidade
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Resumo da classificação geográfica
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Introdução§Classificação de Redes Quanto à Tecnologia
de Transmissãol Broadcast
• Um único canal de comunicação compartilhado por todos computadores.
– Broadcasting e multicasting
• Tipicamente em LANsl Ponto-a-ponto
• Tipicamente em MANs e WANs
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Introdução§Uso de Redes de Computadores
l Redes Corporativas (Na empresa)• compartilhar recursos• confiabilidade (back-up)• economia de recursos• escalabilidade• modelo Cliente-servidor
Rede
ServidorCliente
1- request 2- reply
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Introdução§Uso de Redes de Computadores
l Redes para pessoas• acesso a informações remotas• comunicação pessoa-a-pessoa• entretenimento interativo
– e-mail– videoconferência– jogos interativos
l Aspectos Sociais• Novas relações entre capital-trabalho
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Introdução§Estrutura de Redes
l Computador: host ou end systeml Subrede
• Conecta computadores• Transporta mensagens entre hosts
l LANs• Suporte de comunicação que se reduz a um duto
elétrico ou ópticol WANs
• Subrede de comunicação é composta de linhas de transmissão e dispositivos de chaveamento
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Introdução• Linhas de Transmissão: Canais• Dispositivos de Chaveamento: IMPs (Interface
Message Processors) ou Routers
Subrede de comunicação
HostIMP
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Introdução
§Topologias Típicas de Redes
Estrela Anel
Barramento
Árvore
Genéricaou Irregular
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Introdução§Topologias de LANs
l Barramento• Ethernet
l Anel• Token Ring, FDDI
§Topologias de WANsl Genérica
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Introdução§Estruturação de Redes em Camadas
l Modelem em blocos (camadas) funcionais interligados.
l O modelo descreve funcionalidades e não detalhes de implementação.
l Uma camada n só se comunica com as camadas adjacentes a ela.
N+1
N
N-1
A camada n oferece serviços para acamada n-1
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Introduçãol Logicamente, a camada n de um host troca
informação somente com a camada n dos outros host.
Camada 5 Camada 5
Camada 4
Camada 3
Camada 2
Camada 1
Camada 4
Camada 3
Camada 1
Camada 2
Meio Físico
Protocolo da camada 5
Protocolo da camada 4
Protocolo da camada 3
Protocolo da camada 2
Protocolo da camada 1
Hos
t 1
Hos
t 2
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Introdução§Exemplo: Conversa dos filósofos
FilósofoHindu
FilósofoAlemão
Secretária Secretária
Tradutor Tradutor
filosofia
holandês
português
3 3
2 2
1 1
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Introdução
§Modelo OSI/ISO de 7 camadas
Meio Físico
Camada Física
Camada de Transporte
Camada de Apresentação
Camada de Aplicação
Camada Enlace
Camada de Rede
Camada de Sessão
Camada Física
Camada Enlace
Camada de Rede
Camada de Transporte
Camada de Sessão
Camada de Apresentação
Camada de Aplicação7
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
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Introdução§Funcionalidades das camadas: Protocolos§Camada 1: Física
l Geração de sinais elétricos, ópticos, magnéticos que serão propagados pelo meio físico.
l Protocolo: • Duração e intensidade do sinal.• Técnica de multiplexação.• Pinagem, etc.
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Introdução§Camada 2: Enlace
l Usa a camada física para transmitir quadros de dados (tamanho máximo pré-estabelecido).
l Quadros são delimitados por seqüência pré-estabelecidos (preâmbulo) de bits.
l Não possui serviço confiável de entrega de quadros: duplicação e troca de ordem.
• Controla o fluxo de emissão de quadros.• Protocolo de acesso ao meio.• Protocolo de controle de erro.
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Introdução§Camada 3: Rede
l Controla a operação da subrede.l Roteamento de pacotes da origem ao destino.
• Dinâmico• Estático
l Fragmentação e remontagem de pacotes• Em redes de difusão e LANs não há roteamento
– Protocolo mais simples.
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Introdução§Camada 4: Camada de Transporte
l A principal função desta camada é receber dados da camada de sessão.
• Dividir os dados em pacotes• Garantir se os pacotes chegarão corretamente ao
destinol Há dois tipos de serviços
• Serviço garantido• Serviço não-garantido
– Broadcast service
• Comunicação fim-a-fim
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Introdução§Camada 5: Sessão
l Permite que dois pontos estabeleçam uma sessão entre si.
• Sincronismo e organização.
§Camada 6: Apresentaçãol Representação dos dados em forma canônica.
• Compressão e criptografia
§Camada 7: Aplicaçãol Aplicações em rede.
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Exemplo de Relação das CamadasM M
MMH4 H4
M1H4H3 M1H4H3 M2H3M2H3
M1H4H3H2 T2 M2H3H2 T2 M1H4H3H2 T2 M2H3H2 T2
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Modelo de Subrede OSI§Como funciona a troca de mensagem
l Modelo de cartas de correio.
A
BR1
R2
R3
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Arquitetura TCP/IP§Histórico
l Projeto Arpanet do departamento de Defesa dos EUA.
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Modelo OSI
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Host paraRede
TCP/IP
Lan, satélite,rádio, etc
IP
TCP e UDP
Telnet, ftp, smtp, http, ...