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Comunicação de Dados e Redes

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INTRODUÇÃO À COMUNICA DE DADOS E REDES DE COMPUTADORES OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM: * Identificar os principais órgãos envolvidos na padronização das redes * Conceituar rede e comunicação de dados e protocolos * Conhecer os componentes de uma rede de computadores

01. COMUNICAÇÃO DE DADOS
Annotations:
- A comunicação de dados trata da transmissão de sinais através de um meio físico, de forma confiável e eficiente.
- As pessoas precisam de um sistema de comunicação de dados por dois motivos: * Aumentar o poder computacional * Compartilhar recursos
1. OBJETIVO
  1. Trocar Informação (dados)
    1. Entre dois sistemas remotos
      Annotations:
      - Podemos entender como remotos dois sistemas computacionais que não possuem compartilhamento de memória RAM.
2. COMPONENTES
  1. Fonte
    Annotations:
    - Gera os dados que serão transmitidos (ex.: computador)
  2. Transmissor
    Annotations:
    - Converte dados em sinais possíveis de se transmitirem (ex.: placa de rede ou modem)
  3. Sistema de Transmissão
    Annotations:
    - Transporta os dados (ex.: sistema telefônico)
    1. Sinal
      1. Analógico
      2. Digital
    2. MEIO FÍSICO
      1. Fio de Cobre
      2. Fibra Óptica
      3. Ar
    3. PROTOCOLOS
      1. PPP
      2. ADSL
    4. DISPOSITIVOS DE REDE
      1. Comutadores
      2. Roteadores
  4. Receptor
    Annotations:
    - Converte os sinais recebidos em dados (ex.: modem ou placa de rede)
  5. Destino
    Annotations:
    - Recebe os dados convertidos.
02. REDE DE COMPUTADORES
Annotations:
- É um conjunto de dispositivos computacionais conectados através de uma estrutura de comunicação de dados, com a finalidade de compartilhar recursos.
1. DISPOSITIVOS
2. PROTOCOLOS
3. SISTEMAS OPERACIONAIS
4. ENLACES
03. HISTÓRICO
1. PRIMÓRDIOS
  1. Telégrafo (1835)
    Annotations:
    - O eletromagneto, inventado em 1825 pelo britânico William Sturgeon, serviu de base para toda a evolução em larga escala das comunicações eletrônicas.
    - Tal evolução foi iniciada com a invenção do telégrafo, em 1835, por Samuel Morse.
  2. ENIAC (1946)
    Annotations:
    - Em 1946, projetado pelo Departamento de Material de Guerra do Exército dos EUA, foi criado o ENIAC - Eletronic Numerical Interpreter and Calculator.
    - O ENIAC foi projetado por John W. Mauchly e J. Presper Eckert, na Universidade de Pensilvânia, EUA. Foi o primeiro computador digital eletrônico.
  3. Processamento em Lote (1950)
    Annotations:
    - Na década de 50, o processamento das informações era realizado sem nenhuma forma de interação direta entre usuários e máquina: os usuários submetiam suas tarefas (jobs), utilizando leitoras de cartões ou fitas magnéticas.
    - O processo era realizado em lote (batch) e seus resultados eram gerados conforme a ordem de submissão dos jobs. Os resultados de processamentos podiam ser armazenados em fotas ou impressos.
    - Conceito de Job (tarefa): sequência de ativações (instâncias), cada uma composta por um conjunto de instruções, que, na ausência de outras atividades, é executada pela CPU sem interrupção).
2. ANOS 70-90
  1. Time Sharing
    Annotations:
    - O sistema operacional se encarregava do escalonamento. Os usuários ficaram mais distantes, nas salas de terminais. estas salas poderiam, inclusive, situar-se a muitos quilômetros de distância, conectadas ao computador através de linhas dedicadas para transmissão.
    - Este foi o caso da criação dos terminais remotos, solução apresentada pela IBM em 1971, denominados IBM 3270 Information Display System, o qual foi projetado para estender o poder de processamento do computador do Datacenter para localidades remotas.
  2. Processamento Distribuído
    Annotations:
    - O sistema de processamento de dados distribuído é uma forma evolutiva do sistema de time-sharing. Quando um sistema computacional possui recursos para processar seus dados e conectar-se com outro sistema através de uma rede, a definição de time-sharing deve ser revisada.
    - O “Distributed Data Processing System” pode ser definido como um sistema computacional geograficamente disperso, conectado através de uma rede, de forma que cada CPU execute suas tarefas independentemente, e que possui a habilidade de relacioná-las com as tarefas e resultados dos outros sistemas computacionais conectados a essa rede.
  3. Tempo Real
    Annotations:
    - Sistema de tempo real é um sistema de processamento de dados que requer volume de transações em velocidades suficientes para controlar ou monitorar um processo físico. Isto porque os requisitos das transações devem ser obtidos ao mesmo tempo, como parte de um sistema global de controle.
    - Tempo Real é a propriedade que caracteriza a capacidade de um sistema computacional de estabelecer correspondências entre diferentes sistemas de medição e/ou contagem de tempo. (MOTUS e RODD, 1994).
    - Os sistemas de tempo real possuem funcionalidades que devem ser desempenhadas ou prestadas dentro de intervalos de tempo finitos, impostos por um processo físico.
    - A técnica permite ao sistema enviar os dados a um computador central, que os processa imediatamente após o recebimento desses dados, e retorna os resultados ao remetente, assim que o processamento termina.
3. DIAS ATUAIS
  1. Cliente / Servidor
    Annotations:
    - Nesse tipo de comunicação, uma máquina solicita um serviço (cliente, como um browser), e a máquina que presta o serviço (um web server, por exemplo) envia uma resposta, que pode ser uma página html.
  2. Peer-to-peer
    Annotations:
    - Neste modelo, não existe cliente ou servidor. Qualquer máquina pode ser cliente e, simultaneamente, servir às requisições de outras máquinas. Neste modelo, se encontram os principais grupos de compartilhamento de arquivos, como o Kazaa, e-mule, edonkey, imash.
  3. Cloud Computing
    Annotations:
    - No início do século XXI, um termo novo surgiu no cenário das redes de dados e das aplicações - “Computação em nuvem” - fazendo uma metáfora para “nuvem” como sendo a Internet. O termo pode ser usado para definir um novo tipo de utilitário, denominado “software como Serviço”, ou SaaS (Software as a Service). Basicamente, um provedor de serviços disponibiliza
    - algum tipo de recurso computacional, normalmente uma aplicação ou espaços para armazenamento, para que os usuários o utilizem remotamente, através da Internet. Exemplos dessa nova abordagem podem ser o Google Docs (HTTP://docs.google.com) onde os usuários utilizam ferramentas de edição de texto sem precisar instalar nenhum aplicativo em seus computadores. Outro provedor bastante citado é o Salesforce.com, o qual vende licenças de acesso à ferramenta de CRM (Customers Relationship Management).
03. PADRÕES
Annotations:
- Atualmente, vários organismos internacionais estão voltados para a padronização das normas de funcionamento dos dispositivos usados na troca de informações.
- Protocolos, componentes de rede, interfaces e todas as tecnologias utilizadas precisam de padrões para que cpnsigam operar entre elas.
1. I A B
  Annotations:
  - Internet Architecture Board O IAB é designado, tanto como um comitê do Internet Engineering Task Force (IETF), quanto um corpo consultivo da Internet Society (ISOC). Suas responsabilidades incluem a supervisão das atividades do IETF, supervisão dos processos de padronização da Internet (Internet Standards Process) e indicação dos editores dos documentos que padronizam a Internet (RFCs). O IAB também é o responsável pela gerência dos registros de parâmetros dos protocolos criados pelo IETF.
2. I A N A
  Annotations:
  - Internet Assigned Numbers Authority (IANA) O IANA é o corpo responsável pela coordenação de alguns elementos-chave que mantêm a Internet rodando corretamente. Embora a Internet seja mundialmente vista como uma rede livre de coordenação centralizada, existe a necessidade de coordenação técnica em alguns segmentos centrais da rede. Essa coordenação global é exercida pelo IANA. Especificamente, o IANA aloca e mantém a integridade e unicidade de códigos e sistemas de numeração que são utilizados nos padrões técnicos (protocolos), os quais regem o funcionamento da Internet.
3. ISOC
  Annotations:
  - ISOC – Internet Society Mantém vários grupos responsáveis por funções centrais no funcionamento e evolução da Internet. Entre elas, se destacam o IETF, IANA, W3C.
4. IETF
  Annotations:
  - IETF – The Internet Engineering Task Force O IETF é uma organização que reúne fabricantes, pesquisadores, projetistas e operadores de redes. Essa comunidade está envolvida com a operação e a evolução da arquitetura da Internet. Sem dúvida, é a organização mais destacada em termos de normas e padrões para os protocolos e procedimentos relacionados com a Internet, notadamente a arquitetura TCP/IP.
  - O IETF mantém grupos de trabalho divididos por área, como roteamento, segurança e outros. Possui uma metodologia de padronização baseada em RFCs (Request for Comments), documentos que normatizam o funcionamento da Internet.
  - Os protocolos padronizados estão citados na RFC 3600, denominada “Internet Official Protocol Standards”, de 2003, que pode ser visualizada no link <http://www.ietf.org/rfc/rfc3600. txt>.
5. ITU
  Annotations:
  - ITU - International Communications Union Este organismo, como o nome está indicando, é responsável pela padronização do setor de telecomunicações. Aqui, os padrões também são pagos. Entre outras coisas, o ITU é responsável pelo protocolo de comunicação de voz sobre IP H.323 e pelas normas de comunicação do protocolo, ATM, entre as operadoras de Telecomunicações – SIP – Session initiation protocol – rfc 3261 e 3262.
6. ANSI
  Annotations:
  - ANSI – American National Standards Institute Responsável por alguns padrões importantes na área de redes e comunicação de dados (por exemplo, as redes FDDI, que funcionam a 100 Mbps em anéis de fibra óptica). O ANSI é uma instituição privada norte-americana, destinada a promover os padrões daquele país em nível internacional.
7. IEEE
  Annotations:
  - IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc A IEEE é uma associação profissional que trabalha para pesquisa e padronização nas áreas de engenharia e computação, com muitas publicações e conferências renomadas nesta área. Existem várias áreas de trabalho, e uma delas nos interessa particularmente - O grupo 802 - que regulamenta as redes locais e metropolitanas, entre elas, as tecnologias ethernet (IEEE 802.3) e token ring (IEEE 802.5), as duas líderes em redes locais. Os padrões podem ser obtidos em: < http://standards.ieee.org/>;;;.
8. TIA/EIA
  Annotations:
  - TIA/EIA – Telecommunications Industry Association e Electronic Industries Alliance Normalmente associados aos cabeamentos, pinagens e conectores, os padrões da Electronic Industries Alliance (EIA) participam da elaboração de tecnologias de comunicação, bem como produtos e serviços. A aliança é responsável por vários grupos de padronização, inclusive a Telecommunications Industry Association (TIA).
04. COMPONENTES
Annotations:
- Uma rede de comunicação de dados possui vários componentes, o que pode fazer dela um sistema computacional bastante complexo. Os componentes podem ser divididos em dois grupos básicos: Hardware e Software.
1. HARDWARE
  Annotations:
  - Incluem todos os dispositivos físicos que fazem parte da comunicação.
  1. Enlaces
    Annotations:
    - Abaixo da física (lembre-se de que as camadas constituem-se de softwares).
  2. Hubs
    Annotations:
    - Atua na camada 1, propagando o sinal elétrico/óptico em todas as portas.
  3. Repeater
    Annotations:
    - Faz o mesmo papel do hub, regenerando o sinal e propagando para outra porta. Pode ser considerado um hub de uma porta.
  4. Placa de Rede / Interface
    Annotations:
    - Faz a ligação do host com o enlace. Converte as informações em bits, e os bits em informações.
  5. Bridge
    Annotations:
    - Faz a conexão entre duas redes através da camada de enlace. Pode conectar redes de tecnologias diferentes, como Ethernet e Token Ring. A bridge deu origem aos switches.
  6. Switch
    Annotations:
    - Um switch reúne um grande número de funções. Em conjunto, podem ser considerados Bridges com várias portas. Armazenam os pacotes, repassam para os destinatários na porta de destino. Evitam colisões.
  7. Router
    Annotations:
    - Comutador de pacotes de camada 3 (datagramas). Possui outras denominações:  Sistemas intermediários, Intermediate system ou IS (usado pela ISO).  Gateway (Muito usado pela comunidade IP/Internet).  Switch de camada 3.
  8. Modem
    Annotations:
    - Modulador/Demodulador. Equipamento de codificação. Converte sinais analógicos e digitais.
  9. Host
    Annotations:
    - Máquina do usuário. Possui outras denominações:  Host (Comunidade IP/Internet).  Data terminal equipment, ou DTE (usado pelo padrão X.25).  End system, ou ES (usado pela ISO).  Estação.
  10. Gateway
    Annotations:
    - Máquina que comuta datagramas (camada 3). Nome dado aos roteadores pela comunidade IP/Internet.
  11. WLAN Controller
    Annotations:
    - Controlador de pontos de acesso (Access Points). Possui a inteligência de uma rede WLAN – Wireless LAN. Conecta todos os APs de uma rede sem fio aos switches de acesso.
  12. Acess Points
    Annotations:
    - Pontos de acesso à rede sem fio (wireless). Podem ser autônomos (possuem inteligência para autenticar e dar privilégios) ou slaves, os quais precisam de um controlador (WLAN controller).
  13. Transceivers
    Annotations:
    - São dispositivos que transformam os sinais do mundo óptico para o elétrico e vice-versa. Os transceivers mais comuns hoje em dia são os SFPs (Small form-factor pluggable). Veja mais sobre os SFPs em <ftp://ftp. seagate.com/sff/INF-8074.PDF>.
  14. Firewall, filtros de conteúdo
    Annotations:
    - Dispositivos que têm a função de bloquear o acesso indevido aos recursos em uma rede de computadores.
2. SOFTWARE
  Annotations:
  - Responsáveis pelo controle do uso da CPU, memórias, discos e periféricos, como a interface de rede. Alguns controlam ainda as tabelas de endereços e de caminhos. Tais sistemas residem nos switches e routers.
  1. SISTEMAS OPERACIONAIS
    Annotations:
    - Responsáveis pelo controle do uso da CPU, memórias, discos e periféricos, como a interface de rede. Alguns controlam ainda as tabelas de endereços e de caminhos. Tais sistemas residem nos switches e routers.
    1. UNIX
    2. LINUX
      Annotations:
      - Além disso, existem versões de Linux que se baseiam em sistemas Unix derivados do BSD (Berkeley System Distribution). Em contraste com as numerosas distribuições Linux, existem apenas três BSDs de código livre. Cada projeto BSD mantém sua própria árvore de código fonte e seu próprio kernel. Na prática, as divergências entre o código, ao tratarmos de usuário, parece ser ainda menor entre os projetos BSD do que entre os vários Linux.
      1. BSD
    3. MAC OS X
    4. WINDOWS
    5. IOS
      Annotations:
      - Sistema especializado em comutação e roteamento.
    6. JUNOS
      Annotations:
      - Sistema especializado em comutação e roteamento.
  2. PROTOCOLOS
    1. HTTP
      Annotations:
      - Páginas de hipertexto.
    2. SMTP
      Annotations:
      - Transporte de correio eletrônico.
    3. FTP
      Annotations:
      - Transferência de arquivos.
3. APLICAÇÕES
  1. Serviço
    1. Clientes
      1. Browser
    2. Servidores
      1. Servidor Web
05. PROTOCOLOS
Annotations:
- Um protocolo de rede é uma norma de comunicação implementada através de software. Define a forma e a ordem das mensagens e as ações realizadas para a comunicação entre duas entidades.
- Para reduzir a complexidade do projeto dos protocolos, eles são divididos em camadas ou níveis, uma camada sobre a outra, como os andares de um prédio. O número de camadas, o nome, o conteúdo de cada uma e a função delas pode variar de modelo para modelo. Em todos os modelos, porém, as camadas inferiores prestam serviços para as camadas superiores, e as superiores solicitam os serviços das inferiores. Os protocolos acessam os serviços da camada inferior através dos SAP – Services Access Points ou Pontos de Acesso aos Serviços.
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- 5. Protocolos. - 5.1. Considerações sobre Protocolos
1. OSI
  Annotations:
  - OSI (RM-OSI ou Reference Model - Open Systems Interconnections) é o modelo de referência de protocolos de comunicações mais utilizado, e serve de base para todos os arquitetos de soluções de redes. É constituído por sete camadas, numeradas de baixo para cima. A camada 1 corresponde à camada física e a camada 7 é a camada de aplicação, onde funcionam os softwares visíveis aos usuários (email, browsers, web, etc).
  1. 7. Aplicação
    Annotations:
    - Funções especializadas (transferência de arquivos, terminal virtual, e-mail)
  2. 6. Apresentação
    Annotations:
    - Formatação de dados e conversão de caracteres e códigos
  3. 5. Sessão
    Annotations:
    - Negociação e estabelecimento de conexão com outro nó
  4. 4. Transporte
    Annotations:
    - Meios e métodos para a entrega de dados ponta-a-ponta
  5. 3. Rede
    Annotations:
    - Roteamento de pacotes através de uma ou várias redes
  6. 2. Enlace
    Annotations:
    - Detecção e correção de erros introduzidos pelo meio de transmissão
  7. 1. Física
    Annotations:
    - Transmissão dos bits através do meio de transmissão
2. TCP/IP
  Annotations:
  - A arquitetura TCP/IP foi aquela que impulsionou a Internet, numa evolução da ARPA-Net. O TCP/IP foi escrito de forma a simplificar a comunicação e possibilitar a interoperação de dispositivos e tecnologias totalmente diferentes.
  - - A arquitetura do conjunto TCP/IP foi projetda com base no modelo das camadas do OSI, porém com várias simplificações.
  1. 1. Acesso à Rede
  2. 2. Internet
  3. 3. Transporte
  4. 4. Aplicação
3. MODELO HÍBRIDO
  Annotations:
  - O modelo híbrido surgiu da necessidade didática de comunicação entre os instrutores e os alunos.
  - O modelo híbrido passou a ser usado pelos principais autores da área de redes (Comer, Kurose, Tanembaum, Peterson). No nosso estudo, adotaremos o modelo híbrido como referência para as camadas, exceto quando for explicitamente indicada outra pilha de protocolos.
  1. 1. Física
  2. 2. Enlace
  3. 3. Rede
  4. 4. Transporte
  5. 5. Aplicação

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