Curso Extebsao Universitaria - Básico Redes - ESAB

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MDULO DE:

INTRODUO S REDES DE COMPUTADORES

AUTORIA:

Ing. M.Sc./D.Sc. ANIBAL D. A. MIRANDA



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Mdulo de: INTRODUO S REDES DE COMPUTADORES

Autoria: Ing. M.Sc./D.Sc. Anibal D. A. Miranda

Primeira edio: 2008

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Apresentao Familiarizao do aluno com as diversas tcnicas de conectividade entre computadores,

criando redes de tamanhos diferentes ,assim como, entender a importncia dos protocolos

de comunicaes para um correto funcionamento desses sistemas interligados de redes.

Objetivo O histrico, finalidades, formas de transmisso, conceitos bsicos de telecomunicaes,

protocolos, meios de transmisso, topologias, equipamentos, conceitos de segurana em

redes, arquitetura de redes e tecnologias de redes.

Ementa Conceitos gerais; sistemas operacionais de rede; princpios de telecomunicaes; redes de

computadores; topologia de redes; cabeamento de rede; padres meios de redes; modelo

TCP/IP; dispositivos de redes; gerenciamento de redes; servidores de rede; tecnologias de

redes; segurana de redes; Internet; intranet; extranet.


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Sobre o Autor Engenheiro eletrnico especializado nas reas de Teleinformtica e Telecomunicaes.

Mestrado e Doutorado outorgados pelo Instituto Tecnolgico de Aeronutica (ITA) em 1998 e

2004 respectivamente.

A Tese de Mestrado rendeu o Primeiro premio "Comandante Quandt de Telecomunicaes" na TELEXPO de So Paulo em 1999. Categoria: Trabalhos Tcnicos.

Autor de softwares na rea de engenharia de trfego, principalmente para medir, analisar e

emular o comportamento agregado de pacotes IP.

Autor de vrios artigos tcnicos apresentados em importantes congressos a nvel nacional e

internacional.

Boa experincia no estudo, anlise, dimensionamento e implementao de projetos na rea

de Teleinformtica.


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SUMRIO UNIDADE 1 .............................................................................................................................. 8

Conceitos Gerais ................................................................................................................... 8 UNIDADE 2 ............................................................................................................................ 16

Sistemas Operacionais De Rede ........................................................................................ 16 UNIDADE 3 ............................................................................................................................ 39

Princpios De Telecomunicaes (Parte I) .......................................................................... 39 UNIDADE 4 ............................................................................................................................ 65

Princpios De Telecomunicaes (Parte II) ......................................................................... 65 UNIDADE 5 ............................................................................................................................ 79

Redes De Computadores (Parte I) ...................................................................................... 79 UNIDADE 6 ............................................................................................................................ 86

Redes De Computadores (Parte II) ..................................................................................... 86 UNIDADE 7 .......................................................................................................................... 101

Redes De Computadores (Parte III) .................................................................................. 101 UNIDADE 8 .......................................................................................................................... 112

Topologias De Rede.......................................................................................................... 112 UNIDADE 9 .......................................................................................................................... 125

Cabeamento De Redes (Parte I) ....................................................................................... 125 UNIDADE 10 ........................................................................................................................ 143

Cabeamento De Redes (Parte II) ...................................................................................... 143 UNIDADE 11 ........................................................................................................................ 161

Padres Para Meios De Redes ......................................................................................... 161 UNIDADE 12 ........................................................................................................................ 164

Protocolos de Redes ......................................................................................................... 164 UNIDADE 13 ........................................................................................................................ 166

O Modelo OSI ................................................................................................................... 166 UNIDADE 14 ........................................................................................................................ 177

O Modelo TCP/IP (Parte I) ................................................................................................ 177


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UNIDADE 15 ........................................................................................................................ 185 O Modelo TCP/IP (Parte II) ............................................................................................... 185

UNIDADE 16 ........................................................................................................................ 189 O Modelo TCP/IP (Parte III) .............................................................................................. 189

UNIDADE 17 ........................................................................................................................ 196 Equipamentos De Rede (Parte I) ...................................................................................... 196

UNIDADE 18 ........................................................................................................................ 208 Equipamentos De Rede (Parte II) ..................................................................................... 208

UNIDADE 19 ........................................................................................................................ 217 Gerenciamento De Redes ................................................................................................. 217

UNIDADE 20 ........................................................................................................................ 224 Servidores De Rede (Parte I) ............................................................................................ 224

UNIDADE 21 ........................................................................................................................ 231 Servidores De Rede (Parte II) ........................................................................................... 231

UNIDADE 22 ........................................................................................................................ 239 Tecnologias De Redes (Parte I) ........................................................................................ 239

UNIDADE 23 ........................................................................................................................ 261 Tecnologias De Redes (Parte II) ....................................................................................... 261

UNIDADE 24 ........................................................................................................................ 274 Tecnologias De Redes (Parte III) ...................................................................................... 274

UNIDADE 25 ........................................................................................................................ 281 Segurana Em Redes (Parte I) ......................................................................................... 281

UNIDADE 26 ........................................................................................................................ 289 Segurana Em Redes (Parte II) ........................................................................................ 289

UNIDADE 27 ........................................................................................................................ 295 Segurana Em Redes (Parte III) ....................................................................................... 295

UNIDADE 28 ........................................................................................................................ 304 Internet .............................................................................................................................. 304

UNIDADE 29 ........................................................................................................................ 315 Intranet .............................................................................................................................. 315

UNIDADE 30 ........................................................................................................................ 319 Extranet ............................................................................................................................. 319


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GLOSSRIO ........................................................................................................................ 323

BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 347


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UNIDADE 1 Objetivo: Entender a importncia dos sistemas de comunicaes distncia.

Conceitos Gerais

Introduo

Define-se como sistema o conjunto de objetos ou pessoas

intrinsecamente relacionados entre si para um determinado fim

ou propsito. Nesse sentido, uma rede de comunicaes um

sistema de dispositivos eletrnicos, objetos e pessoas

intrinsecamente conectadas tendo como objetivo bsico o

compartilhamento de recursos uns com outros. As redes esto ao nosso redor, at mesmo

dentro de ns.

Nosso prprio organismo uma rede interligada de rgos. Na atual sociedade, as redes

esto presentes na comunicao (TV/Rdio, celular, Internet, telefone, compra com carto de

crdito/dbito), nas necessidades bsicas (rede de esgoto, rede de energia eltrica, rede de

abastecimento de gua) e na nossa vida social (relacionamentos, amizades, famlia). Enfim,

estamos e fazemos parte de vrias redes.

Desde os primrdios a comunicao uma das maiores necessidades da sociedade

humana. Portanto tornou-se um desafio aproximar as comunidades mais distantes e facilitar

a comunicao entre elas. Com a unio dos computadores e das comunicaes os sistemas

computacionais sofreram uma profunda mudana na sua organizao.

Como dito inicialmente, as redes de computadores surgiram da necessidade de se

compartilhar recursos especializados para uma maior comunidade de usurios

geograficamente dispersos.


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Histrico

As redes de computadores foram criadas inicialmente para suprir uma necessidade militar. A

dcada dos anos 60 foi um perodo de grande tenso entre as duas maiores potencias dessa

poca, isto , os Estados Unidos da Amrica e a Unio Sovitica. Os americanos iniciaram

programas de pesquisas para encontrar uma forma de interconectar os vrios centros de

comando do pas, de modo que o seu sistema de informaes seja robusto, ou seja, que

continuasse funcionando mesmo que houvesse um conflito nuclear. Com o fim da guerra fria,

esta estrutura passou a ser utilizada para uso cientfico e educacional.

No Brasil, as universidades foram as primeiras a se beneficiarem com essa estrutura de

rede. Os servios disponveis restringiam-se a correio eletrnico e transferncia de arquivos.

Somente em 1990, a Fapesp (Fundao de Amparo Pesquisa de So Paulo) conectou-se

com a Internet. A partir de abril de 1995, o Ministrio das Comunicaes e o Ministrio da

Cincia e Tecnologia decidiram lanar um esforo comum de implantao de uma rede

integrada entre instituies acadmicas e comerciais. Desde ento vrios fornecedores de

acesso e servios privados comearam a operar no Brasil.

A seguir esto algumas datas importantes na evoluo das redes de computadores e dos

protocolos:

1968 - Foi desenvolvido pela ARPA (Advanced Research Projects Agency) o primeiro backbone. O objetivo desse projeto era interligar as universidades e tambm a rea militar.

1975 - A DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) que deu lugar a

ARPA comeou a desenvolver os protocolos TCP/IP.

1979 Foi formado um comit para comandar o desenvolvimento desses protocolos. Esse comit se chamava ICCB - Internet Control and Configuration Board.

1983 - A DARPA concedeu os direitos do cdigo dos protocolos TCP/IP

Universidade da Califrnia para que fosse distribudo em sua verso UNIX. A DARPA

pediu a todos os computadores que estavam conectados a ARPANET para que


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usassem os protocolos TCP/IP. Esses protocolos se difundiram rapidamente, em

razo de no ser um aplicativo comercial.

1985 - A Fundao Nacional de Cincia dos Estados Unidos (NSF) criou a NSFNET, que era uma rede de alta capacidade destinada a atender, tanto nos EUA como em

outros paises, as entidades cientficas e de pesquisa.

1989 - A ARPANET deu lugar a NSFNET, bem como o ICCB foi substitudo pela

Internet Advisory Board (IAB). A IAB possua dois grupos principais: o IRTF (Internet

Research Task Force) e o IETF (Internet Engeneering Task Force).

1995 - Muitas redes foram criadas ou desenvolvidas objetivando a melhora do trfego

de informaes via Internet. Deu-se ainda nessa dcada a conexo de muitos setores

Internet, visando prestar e obter servios pela rede.

Evoluo dos Sistemas de Computao

Na dcada de 50, computadores eram mquinas grandes e complexas, operadas por

pessoas altamente especializadas. Usurios enfileiravam-se para submeter suas leitoras de

cartes ou fitas magnticas que eram processados em lote. No havia nenhuma forma de

interao direta entre usurios e mquina.

Graas ao avano na dcada de 60, foram desenvolvidos os primeiros terminais interativos,

que permitiam aos usurios acesso ao computador central atravs de linhas de

comunicao. Foi criado um mecanismo que viabilizava a interao direta com o

computador, e outros avanos nas tcnicas de processamento deram origem aos sistemas

de tempo compartilhado (time-sharing), permitindo que vrias tarefas dos diferentes usurios

ocupassem simultaneamente o computador central, revezando o tempo de execuo do

processador.

Na dcada seguinte, foram feitas mudanas nos sistemas de computao, onde um sistema

nico centralizado transformou-se em um de grande porte, que estava disponvel para todos


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os usurios de uma determinada organizao. Com o desenvolvimento dos

microcomputadores, tornou-se vivel a instalao em locais distintos, pois no era mais

necessrio concentrar esses equipamentos em determinada rea especfica.

Tornava-se ento cada vez mais necessrio que os dados ficassem armazenados em

sistemas de grande porte e centralizados e compartilhados e os perifricos interconectados.

Foi possvel ento trabalhar em ambientes de trabalho cooperativos interligando recursos

no s no mbito industrial como no acadmico.

Problemas de desempenho surgiram, mas em resposta foram criadas novas arquiteturas que

possibilitavam a distribuio e o paralelismo melhorando o desempenho, a confiabilidade e

modularidade dos sistemas computacionais.

Evoluo das Arquiteturas de Computao

A maioria dos computadores projetados at a dcada de 80 teve sua concepo baseada

nos modelos originais do matemtico hngaro-americano John Louis Von Neumann.

Von Neumann foi um personagem crucial no desenvolvimento cientfico e tecnolgico da

segunda metade do sculo XX. Contribuiu decisivamente para mudar a histria da

Inteligncia Artificial e criou a conhecida "arquitetura de Von Neumann" para computadores

com unidade de armazenamento e memria tornando vivel o modelo bsico criado por Alan

Mathison Turing. Em 1951, o primeiro computador eletrnico, o EDVAC (Electronic Discrete

Variable Automatic Computer), foi concludo, seguindo a proposta de Von Neumann.

Von Neumann props que as instrues fossem armazenadas na memria do computador,

pois elas eram lidas de cartes perfurados e executadas na hora, uma a uma. Armazenando-

as na memria para depois execut-las, tornaria o computador mais rpido, j que, no

momento da execuo, as instrues seriam obtidas com rapidez eletrnica.

A maioria dos computadores atuais ainda segue o modelo proposto pelo matemtico, onde

um computador sequencial digital que processa informaes passo a passo, ou seja, os


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mesmos dados de entrada produzem sempre a mesma resposta. A interao perfeita entre o

modo como os programas so desenvolvidos e a maneira como so interpretados foi uma

das razes para o grande sucesso desse modelo.

1951 - John Louis Von Neumann ao lado do EDVAC

Sistemas Fortemente Acoplados e Fracamente Acoplados

A revoluo nos sistemas de computadores comeou com os avanos da tecnologia dos

circuitos integrados (chips), que reduziram em muito os custos. Vrias arquiteturas foram ento propostas, tentando contornar as limitaes de confiabilidade, custo e desempenho.

Surgiu ento a ideia de sequncias mltiplas e independentes de instrues em um sistema

composto por vrios elementos de processamento, conhecido como Sistemas Fortemente


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Acoplados onde dois ou mais processadores compartilham uma nica memria e so

controlados por apenas um nico sistema operacional. Tais sistemas so geralmente

utilizados no processamento de aplicaes que fazem uso intensivo da CPU, onde o

processamento voltado para a soluo de um nico problema.

Depois surgiram os sistemas fracamente acoplados que possuam dois ou mais sistemas de

computao, conectados atravs de linhas de comunicao. Cada sistema funcionava de

forma independente, possuindo seu(s) prprio(s) processador(es), memria e dispositivos. A

utilizao de sistemas fracamente acoplados caracteriza-se pelo processamento distribudo

entre os seus diversos processadores. A diferena principal entre os dois sistemas est no

espao de endereamento (memria) compartilhado por todos os processadores nos sistema

fortemente acoplado, enquanto nos sistemas fracamente acoplados cada sistema tem sua

prpria memria individual. Alm disso, a taxa de transferncia entre CPUs e memria em

sistemas fortemente acoplados normalmente maior que nos fracamente acoplados.

Abaixo seguem vrias razes para o uso de sistemas de mltiplos processadores

(fortemente ou fracamente acoplados):

Custo/desempenho: A evoluo da tecnologia de sntese de circuitos integrados tem conduzido os custos de microprocessadores e memrias a valores bem reduzidos;


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Versatilidade: Um sistema de mltiplos processadores pode apresentar um grande potencial de processamento, podendo ser moldado aplicao;

Modularidade: O fato de um sistema de computao modular aumenta a relao

custo/desempenho, pois poder ser utilizado para diversas configuraes,

acompanhando o crescimento e facilitando a manuteno do mesmo;

Concorrncia: Mquinas destinadas a aplicaes que necessitam alto desempenho requerem a utilizao de processamento concorrente.

Algumas desvantagens de um sistema de mltiplos processadores de acordo com os

requisitos particulares do sistema:

O desenvolvimento de aplicativos para tais sistemas pode ser mais complexo e muito

complicado, o que aumenta o custo;

A decomposio das tarefas mais complexa mesmo que realizada pelo software;

O desenvolvimento do software de diagnstico muito complexo;

Uma falha na estrutura de comunicao pode comprometer outros processos.

Sistemas Assimtricos e Simtricos

Inicialmente, os sistemas com mltiplos processadores estavam limitados aos sistemas de

grande porte, restritos ao ambiente universitrio e s grandes corporaes. Com a evoluo

dos computadores pessoais e estaes de trabalho os sistemas multitarefa evoluram para

permitir a existncia de vrios processadores no modelo assimtrico e simtrico.

No multiprocessamento assimtrico somente um processador principal executa servios do

sistema operacional. Sempre que um processador secundrio precisar realizar outra

operao, ter de requisitar o servio ao processador principal. Dependendo do volume de


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tarefas destinadas aos processadores secundrios, o sistema pode se tornar indisponvel,

em razo do elevado nmero de interrupes que so feitas pelo processador principal.

Em outra situao se o processador principal falhar, o sistema para, necessitando ser

configurado para que o processador secundrio assuma a funo de principal. Mas este tipo

de sistema no utiliza de forma satisfatria o hardware, em razo da assimetria dos

processadores, que no realizam as mesmas funes.

Em um sistema simtrico (j o nome o indica) os processadores trabalham de forma

simtrica, ou seja, todos os processadores podem realizar as mesmas funes

independentemente, praticamente todos tm a mesma hierarquia, a no ser a inicializao

do sistema que executada pelo processador principal. Qualquer programa poder ser

executado por qualquer processador ou por mais de um ao mesmo tempo de forma paralela.

Quando existe falha em um dos processadores, mesmo sendo o principal, o sistema continua

em funcionamento sem a necessidade de interferncia manual, porm o sistema operar

com menor capacidade de processamento.

O uso de mais de um processador faz com que o acesso memria possa ser simultneo,

podendo causar algum conflito. Ficando a cargo do hardware e do sistema operacional

gerenciar esses acessos e (se possvel) solucionar os possveis conflitos que possam ser

criados por eles.

Os sistemas simtricos so mais eficientes que os assimtricos, pois possibilitam melhor

gerenciamento do processamento e das operaes de entrada/sada, apesar de ser a sua

implementao bastante complexa.

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