redes 1 introducao historico conceitos
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Redes de ComputadoresProfessor: Mauro Jansen
Redes de Computadores
Introdução, histórico e conceitos
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Objetivos
� Conhecer conceitos de redes� Conhecer o histórico das redes
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Introdução, histórico e conceitos 2
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Introdução
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Redes de computadores
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Redes em geral
• Objetivos:• Compartilhar recursos• Trocar informações
• Exemplos:• Telefonia fixa• Telefonia celular
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• Telefonia celular• Radiodifusão• Televisão• Redes de computadores
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Redes de computadores
• Dois ou mais computadores conectados entre si com pelo menos um serviço compartilhado
• Estrutura física e lógica que permite que diversos computadores se interliguem,
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diversos computadores se interliguem, trocando informações entre si na forma de compartilhamento de recursos
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Recursos que são compartilhados nas redes de computadores
• Arquivo (ex: documento, planilha, slides, arquivo HTML, etc)
• Dados (banco de dados)• Pastas
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• Discos• Impressoras• Mensagens (ex: e-mail)• Modem (conexão à inter net)• Outros recursos de hardware e software
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Exemplo de rede de computadores
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Compartilhamento de recursos na rede
Visão local no computador hospedeiro:
Visão no computador cliente:
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Exemplos de uso das redes de computadores
• Compartilhamento de internet• Jogos on-line• Videoconferência• Acesso e suporte remoto
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• Acesso e suporte remoto• Sistemas de Informações cliente-servidor• Redes sociais
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Compartilhamento de internet
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Jogos multiplayer em rede
FlatoutCounter Strike
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FlatoutCounter Strike
Resident Evil
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Vídeoconferência
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Acesso e suporte remoto
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Fonte: Vianet
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Sistemas de Informação Cliente-servidor
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Vantagens e desvantagens das redes de computadores
• Vantagens: compartilhamento de– Arquivos de trabalho– Programas– Periféricos. Ex: impressoras
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– Periféricos. Ex: impressoras– Acesso á internet
• Desvantagens– Ataque de vírus– Problemas nos equipamentos ativos e passivos– Invasão de hackers internos e externos
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Histórico
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Rússia e o satélite Sputnik 1
� Após a 2ª guerra mundial, inicia uma corrida armamentista e tecnológica entre Rússia e EUA
� 04/10/1957: Rússia lança primeiro satélite artificial: o Sputnik 1
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Satélite Sputnik 1
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EUA e a ARPANET
• Final da década de 1960: a ARPA ou DARPA (Department of Defense’s Advanced Research Project, ou Agência de Projetos Avançados do Departamento de Defesa dos EUA)
• Começou a criar a ARPANET, uma rede de
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• Começou a criar a ARPANET, uma rede de computadores de longa distância
• Inicialmente, 4 computadores:– UCLA (Universidade da Califórnia) em Los Angeles– UCSB (Universidade da Califórnia) em Santa Bárbara– UTAH (Universidade de Utah, em Salt Lake City)– SRI (Stanford Research Institute), em Stanford
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Localização dos nós da rede Arpanet no mapa dos EUA
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Evolução histórica
• Anos 50:– Máquinas grandes e complexas;– Operadas por pessoas altamente especializadas;– Processamento em lote (batch);
• Anos 60:
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• Anos 60:– Surgiram os terminais interativos;– Acesso ao computador central por meio de linhas de
comunicação;– Processamento em tempo compartilhado (time-
sharing).
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Evolução histórica
• 1976: criado o padrão ARCNET:– cabos coaxiais, hub central e cabo individual por
estação, com topologia estrela– Cabos até 610m, taxa de 2,5 Mbits, padrão
proprietário
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Hub de 8 portas para cabos coaxiaisPlaca ARCNET ISA
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Evolução histórica
• 1980: A IBM cria o padrão Token Ring– Topologia física de estrela, cabos de par trançado e
hub central “MAU” (Multistation Access Units), que eram interligados em anel
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Cabo token ringHub token ring
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Evolução histórica
• Anos 90:– Compartilhamento de periféricos, programas, aplicativos e
informações de banco de dados entre microcomputadores;
– Interconectividade entre redes;
• Atualmente:
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– Internet Ultra-Rápida;
– Servidores de usos diversos;
– Redes privadas virtuais;
– Voz sobre IP;
– Evolução do terminal multifuncional
– Computação em nuvem
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Conceitos
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Redes de computadoresConceito
“Um conjunto de equipamentos capazes de trocar informações, compartilhar recursos entre si, utilizando protocolos para se comunicarem e sendo interligados por meios de comunicação.”
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meios de comunicação.”
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Princípios de Sistemas de Comunicação
• Termo “Comunicação” envolve uma área muito ampla (símbolos, implicações e efeitos sociais)
• Comunicação: transmissão de informação
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• Comunicação: transmissão de informação de um ponto a outro
• Podem ser de pequeno alcance (ex: bluetooth, redes locais) ou de longo alcance (ex: transmissão via satélite, internet, etc)
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Componentes de um sistema de comunicação
• Visão básica:
mensagem
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EMISSOR RECEPTOR
mensagem
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Componentes de um sistema de comunicação
• Visão detalhada:
Fonte
Emissor
COD
MOD
ReceptorDECO
DEMO Destino
Canal
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Fontede
informação
DIFICADR
DULADOR
ODIFICADR
ODULADOR
DestinoCanalOu
Meio
Adaptado de Haykin, S; e Moher, 2011. Sistemas de Comunicação
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Componentes de um sistema de comunicação
• Fonte - Ex.: voz, música, imagem , arquivos de dados;
• Transmissor: converte a informação da fonte em uma forma adequada para transmitir pelo canal. Ex: Modulação em Frequência (FM) no rádio
– Codificador / decodificador: converte as mensagem em símbolos usados no sistema de comunicação ou vice-versa. Ex:
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símbolos usados no sistema de comunicação ou vice-versa. Ex: analógico para digital
– Modulador / demodulador: transforma os símbolos em sinais elétricos usados no meio de transmissão. Ex: símbolos em pulsos luminosos para fibra óptica
• Canal – Ex: cabo ou atmosfera (no caso de transmissão por ondas de rádio ou luz)
• Receptor: converte a informação recebida pelo canal de volta a uma forma entendível pelo destino
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Tipos de serviço de comunicação em redes
• Orientados a conexão• Não orientados a conexão
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Tipos de serviço de comunicação em redes: Orientados a conexão
• A comunicação funciona como caminho único entre origem e destino
• Dados são recebidos pelo receptor na mesma ordem em que forem enviados
• Pode ser permanente ou temporária
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• Pode ser permanente ou temporária• Exemplo: Sistema telefônico
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Pega o telefone e disca o número
Conversa Desliga
(Inicia aconexão) (usa a conexão) (Libera a conexão)
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Tipos de serviço de comunicação em redes: Não orientados a conexão
• Não existe uma conexão entre origem e destino• Pacotes podem ser encaminhados por caminhos
diferentes e chegarem em ordem diferente da que foram enviados
• Exemplo: Internet, Sistema postal
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• Exemplo: Internet, Sistema postal
– Cada correspondência deve ter o endereço do remetente e destinatário
– Se duas ou mais cartas são postadas na mesma data e hora para o mesmo destino, podem chegar em ordem diferente da postada
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Modos de comunicação de dados
• São definidos pela quantidade de elementos que atuam como emissores na comunicação
• Tipos:
Tipo Quant. Sentido
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Tipo Quant.transmissores
Sentido
Simplex 1 Unidirecional
Half duplex 2 Bidirecional alternado
Full duplex 2 Bidirecional simultâneo
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Modos de comunicação de dados:Simplex
• Um elemento da rede só envia ou só recebedados
• Comunicação unidirecional– Ex: rádio AM e FM
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Modos de comunicação de dados:Half-duplex
• Um elemento pode enviar ou receber dados, mas não ao mesmo tempo
• Comunicação bidirecional não simultânea
• Exemplos:
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Aparelhos de FAX Walkoe-Talkie
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Modos de comunicação de dados:Full duplex
• Um elemento pode enviar e receber dados ao mesmo tempo que o outro
• Comunicação bidirecional e simultânea
• Exemplo: Telefone
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Simplex, Half duplex, Full duplex
• Outros exemplos:– Televisão;– Modem;– Placa de rede;
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– Placa de rede;– Telex;– Código morse.
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Topologias de redes
• Topologia (do grego topos, "lugar", e logos, "estudo") é o ramo da matemática que estuda os espaços topológicos, sendo considerado como uma extensão da geometria.
• Topologia de uma rede– Diagrama que descreve como seus elementos estão conectados
(disposição geométrica)
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(disposição geométrica)
• Cada elemento é chamado de nó:– computadores, impressoras ou outros equipamentos de rede
• Os nós devem estar interligados através de um meio de transmissão
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Topologias de redes: tipos
• Anel• Barramento• Estrela
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Topologia de rede: Anel
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Topologia de rede: Anel
• Ligações são ponto-a-ponto, com um único sentido de transmissão (simplex)
• Uma mensagem deve circular pelo anel até que chegue ao destino, passando em cada nó, no sentido definido pelo anel
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• Comunicação baseada em um “token” (ficha), que é uma autorização para transmitir– O token circula entre os nós no anel
– Cada nó só transmite se estiver com o “token” na sua porte
• São redes conhecidas como Token Ring (IEE 802.5)
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Topologia de rede: Barramento
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Topologia de rede: Barramento
• Todos nós são conectados ao mesmo meio de transmissão em série;
• Cada nó conectado à barra pode “ouvir” todas as informações transmitidas;
• Desvantagens:
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• Desvantagens:– Dificuldade de expansão: se um novo equipamento
for adicionado à rede, pode ser preciso fazer um remanejamento de cabos;
– Se um cabo for desconectado, toda a rede fica inoperante;
• Ex.: Redes de Cabo Coaxial (Antiga – 10base5). Redes de Computadores
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Topologia de rede: Barramento
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Topologia de rede: Estrela
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Topologia de rede: Estrela
• Existe um nó central, normalmente chamado de concentrador, por onde passa todo o tráfego da rede;
• Vantagens:– Maior confiabilidade (parada de uma única estação)
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– Facilidade de manutenção (identificação setorizada de problemas)
– Ampliação mais simples sem necessidade de parada da rede;
• Desvantagens:– Apresenta uma maior quantidade de cabos
– A falha do equipamento central pode provocar a paralisação total da rede.
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Topologias de redes: comparativo
Topologia Pontos positovos Pontos negativos
Anel •Facilidade de instalação razoável•Requer Pontos cabos•Desempenho uniforme
•Se uma estação parar, todas param•Dificuldade para identificar problemas
Barramento •Facilidade de instalação •Lentidão quando em uso intenso
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Barramento •Facilidade de instalação razoável•Requer Pontos cabos•Ligações fáceis de entender
•Lentidão quando em uso intenso•Dificuldade para a identificação de problemas•Possibilidade de colisão
Estrela •Maior tolerância a falahs•Facilidade de instação•Monitoramento centralizado
•Custo de instalação maior por requerer mais cabos
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Redes de computadores: Classifi-cação quanto à abrangência
• LAN (Rede Local): rede que interliga vários computadores em um espaço pequeno (casa, prédio, etc)
• MAN (Rede Metropolitana): rede média. Estende-se por uma área metropolitana
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Estende-se por uma área metropolitana• WAN (Rede extensa): não tem limite de
extensão geográfica. Ex: internet
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Exemplos de abrangência de redes
Exemplo Distância Localização
Data Flow 0,1m Placa de circuitoMultiprocessador 1m Sistema
LAN 10 m Sala100 m Prédio
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100 m Prédio1 Km Campus
MAN 10 Km Cidade100 Km País
1.000 Km ContinenteWAN 10.000 Km Planeta
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Abrangência das redes
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Introdução, histórico e conceitos
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Componentes de uma rede
• Estações de trabalho (clientes e servidores);
• Placas e cabos;• Protocolos.
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• Protocolos.
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• São recursos que identificam um computador numa rede e devem ser atribuídos a todos computadores da rede
• Devem ser únicos• Os nomes e endereços podem ser:
Nomes e Endereços
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• Os nomes e endereços podem ser:– Restritos, quando restritos a uma LAN – Públicos: quando visíveis em uma WAN
• Ex: uma URL (google.com.br)
• Há dois tipos básicos de endereços:– Endereço físico ou endereço MAC
– Endereço lógicoInformática Básica –
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Endereço físico
– Endereço físico ou endereço MAC: endereço do dispositivo de rede (hardware), com 48 bits.
– Já vem pré-determinado no hardware, pelo fabricanteExemplo: endereço físico da placa de rede
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– Exemplo: endereço físico da placa de rede
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00:1B:5E:00:02:2A
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Endereço lógico
• Endereço lógico: endereço numérico ou literal associado a um endereço físico e que normalmente usamos para acessar um micro na rede
• Pode ser fixo ou automático (DHCP)
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• Pode ser fixo ou automático (DHCP)• O nome do computador é um endereço lógico• Exemplos:
– Endereços IP: 192.168.0.1 ; 200.249.72.201
– URL: google.com.br
– Nomes: MICRO_MAURO; CONTABILIDADE; LAB01
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Nomes e endereços lógicos em uma rede local
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Pacote
• Pequena unidade de informação que é transmitida pela rede.
• Qualquer mensagem (e-mail, páginas, arquivos) que é transmitida pela rede é enviada, na verdade, dividida em pequenos pedaços,
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verdade, dividida em pequenos pedaços, chamados pacotes.
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Protocolos
• Ferramentas (softwares) que são ativados de acordo com a forma de utilização da rede– Rodam como processos do sistema operacional
• Exemplos:
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– TCP/IP– DHCP– DNS
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Protocolos TCP/IP e DHCP
• TCP/IP: família de protocolos mais usada nas redes locais e internet– TCP: trata do transporte– IP: trata dos endereços
• DHCP: atribui endereços IP’s automaticamente
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• DHCP: atribui endereços IP’s automaticamente para computadores na rede, evitando atribuição manual– OBS: Alguns computadores têm endereço fixo, por
oferecerem serviços públicos na rede (servidores)
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DNS (Servidor de nomes)
• DNS (Domain Name Server) é um protocolo ou serviço (programa) que roda em um servidor de internet e converte nomes de domínios em endereços IP e vice-versa:
Nome de domínio Endereço IP
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• Exercício prático: entre no prompt de comando e digite “ping” seguindo de espaço, um nome de domínio e <enter>. Ex:– ping hotmail.com
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Nome de domínio Endereço IP
Hotmail.com 65.55.72.135
Orkut.com 74.125.45.85
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Meios de transmissão
• Com cabeamento– Cabo coaxial
– Cabo par trançado
– Fibra ótica
– Rede elétrica (PLC)
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• Sem cabeamento (wireless)– Infravermelho
– Bluetooth
– Wi-fi
– Rádio
– Rede de telefonia celular (2G/3G/4G)
– Microondas (via satélite)Informática Básica –
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Cabo coaxial
• Cabo similar aos de antena (núcleo e malha de blindagem)
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– Raramente usado atualmente• Desvantagens: mal contato, rigidez, custo
– Velocidade máxima: 10 Mbits– Comprimento máximo: 500m
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Cabo coaxial
Conbector BNC
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Cabo par trançado
• 4 pares de fios de cobre trançados entre si, com ou sem blindagem metálica
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– Mais usados atualmente e de baixo custo– Velocidade máxima: 100 a 1.000 Mbps– Comprimento máximo: 100m
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Cabo par trançado Cabo par trançado c/ conector RJ-45
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Fibra ótica
• Usam o fenômeno da refração interna total para transmitir feixes de luz a longa distância
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– Sinal ótico gerado por laser ou LEDs– Imune a interferência eletromagnética– Velocidade máxima: 10 Gbits – Distância: 300m até 80Km
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Fibra ótica
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Conexão pela rede elétrica (PLC)
• Transmissão de dados via rede elétrica (PLC=Power Line Communication)
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– Vantagens: Alcance amplo e altas taxas de transmissão
– Desvantagens: Necessita regulamentação, gera interferência e é prejudicada em rede elétrica com ruído
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Rede PLC Placa PLC
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Redes sem fio
• Utilizam radiação eletromagnética:– Ondas de rádio– Microondas– Infravermelho
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• Aparelhos são controlados por órgão (ANATEL)
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Espectro eletromagnético
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Infravermelho
• Padrão irDA
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– Velocidade: até 4Mbits– Distância: até 4,5m– É preciso visão direta entre transmissor e receptor– Está sendo substituída pelo Bluetooth
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Adapcator irDA USB
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Bluetooth
• Usa frequências de rádio de curso alcance
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– Baixa taxa de transmissão e custo– Usado em redes pessoais sem fio e dispositivos como
celulares, fones de ouvido, mouses, teclados, etc.– Velocidade: 1Mbps a 480Mbps
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Adaptatores bluetooth USB
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Wi-fi / Wireless
• Usa faixas de ondas de rádio em ambientes limitados
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– Alcance: 50 a 500m2 omnidirecional ou direcional– Velocidades: 54Mbps a 300Mbps– Problemas: vidro, água e paredes diminuem o alcance
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Reteador wireless ouPonto de aceso
Placa de rede sem fio Adaptador wireless USB
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Conexão via rádio
• Variação do wireless para longas distâncias, com uso de antenas direcionais
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– Boas taxas de custo e velocidade, divididos por vários usuários
– Desvantagem: interferência de fenômenos meteorológicos e obstáculos
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Telefonia móvel
• Usa a infra-estrutura da rede de telefonia celular• Vantagens: tecnologia existente, implementada
e em funcionamento• Desvantagens: Alto custo de implementação
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• Padrões (gerações da telefonia celular):
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Geração Tecnologias Sinal Velocidade
1G AMPS (em desuso) Analógico -
2G TDMA, CDMA, GSM Digital
2,5G GPRS, EDGA Digital 30-150Kbps
3G HSDPA, UMTS(WCDMA) Digital 144K-2Mbps
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Microondas
• Usa ondas eletromagnéticas de longo alcance (a partir de 50Km) para transmitir sinais– Visibilidade direta (antena
parabólica)
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– Tropodifusão: sinal refletido na troposfera para alcançar o destino
– Via satélite: sinal enviado a satélite em órbita e depois reenviado ao destino
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Dispositivos de rede
• Placas ou adaptadores de rede– com fio/sem fio, interno/externo (USB)
• Cabos e conectores• Hubs e switches
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• Hubs e switches• Roteadores• MODEMs• Antenas
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FIM
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Introdução, histórico e conceitos 75
FIM