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Escola Secundária de Algures Curso: Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos

Disciplina: Comunicação de Dados

Módulo: Introdução às Redes Comunicação de dados

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Índice 1. Conceitos básicos .................................................................................................................................................. 3 1.1 Definições e Conceitos ..................................................................................................................................... 3 1.2 Tipos de Redes de computadores ....................................................................................................... 5 1.3 - Hardware e software de redes .......................................................................................................... 7 2. - Transmissão de dados ............................................................................................................................... 9 2.1 - Transmissão em paralelo e em série .............................................................................................. 9 2.1 - Transmissão simplex, half-duplex e full-duplex ........................................................................ 14 2.3 - Transmissão por difusão e ponto a ponto ................................................................................... 15 2.4 - Transmissão por Baseband e Broadband .................................................................................... 16 2.4 - Transmissão síncrona e assíncrona ............................................................................................... 17 2.5 - Transmissão sem fios ........................................................................................................................ 18 4. – Topologias de rede................................................................................................................................... 20 4.1 – Topologias físicas ............................................................................................................................... 20 4.2 – Topologias Lógicas ............................................................................................................................. 29

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1. Conceitos básicos 1.1 Definições e Conceitos Redes de computadores

 Um ou mais computadores ligados entre si, por meios electrónicos, com o objectivo de trocarem informação de forma rápida e fácil, permitindo aos utilizadores a partilha de equipamentos e recursos (aplicações, ferramentas de comunicação, bases de dados...) NP3003-1: 

Rede constituída por nós de processamento de dados interligados com o fim de permitirem a comunicação de dados

Figura 1 - Rede de computadores

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Vantagens e objectivos das redes de computadores

 Partilha de recursos de hardware: 1. Partilha de uma impressora por vários computadores de uma rede; 2. Partilha de um modem para acesso á Internet por vários computadores de uma rede; 3. Partilha do disco rígido dos computadores; 4. Partilha de leitores de DVD e CDROM.  Partilha de recursos de Software: 1. Partilha de dados e programas distribuídos pelos discos rígidos dos vários computadores da rede; 2. Partilha de bases de dados que centralizadas num dos computadores;

podem

estar

3. Troca de mensagens e informação entre utilizadores sem haver a necessidade do utilizador estar fisicamente no local habitual de trabalho; 4. Manutenção/Administração remota; 5. Maior eficácia das cópias de segurança (backups).  Utilização de redes de computadores  Optimização dos recursos humanos, financeiros, de Hardware e de Software.

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1.2 Tipos de Redes de computadores Quanto à sua distância ou distribuição geográfica  LAN (Local Area Network) - redes de área local:  A distância máxima deste tipo de rede não ultrapassa algumas centenas de metro e encontra-se geralmente no interior de um edifício.  CAMPUS (CAMPUS Network) - rede de campus:  É uma rede informática que interliga vários edifícios de uma organização, concentrados numa determinada área. Cada edifício pode ter uma ou mais redes locais.  MAN (Metropolitan Area Network) - redes de área metropolitana:  É uma rede informática que interliga uma grande cidade, como é o caso da conexão de organizações que têm edifícios espalhados por diferentes pontos numa cidade.  WAN (Wide Area Network) - rede de área alargada:  Este tipo de rede interliga regiões, países ou mesmo todo o planeta. A Internet é um exemplo prático de uma rede WAN.

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Quanto à relação entre nós  Ponto-a-ponto (peer-to-peer)  Neste tipo de rede, todos os computadores têm competências iguais, não existe um computador dedicado exclusivamente para partilhar recursos. É o utilizador que define quais os recursos que quer partilhar - que pode ser um disco ou uma directoria, uma impressora ou um modem, entre outros. Cada computador pode aceder aos recursos disponibilizados pelos outros computadores.

Figura 2- Rede Ponto-a-ponto

 Rede cliente/servidor (client-server) Nesta rede existem um ou mais computadores dedicados para partilharem recursos. Este tipo de computadores são geralmente de grande capacidade, tanto ao nível do

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armazenamento, como ao de processamento, e incluem um sistema operativo de rede (network operating system - NOS).

Figura 3- Rede Ponto-a-ponto

1.3 - Hardware e software de redes Hardware:  Computadores;  Placas de rede;  Cabos de rede;  Periféricos que vão ser partilhados (modems, impressoras, scanners, entre outros).

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Software:  Sistema operativo;  Aplicações de/para rede;  Drivers;  Protocolos. Nota: Os últimos itens em muitos casos já vêm incorporados nos SO‟s

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2. - Transmissão de dados 2.1 - Transmissão em paralelo e em série  Transmissões de dados computador/computador ou computador/dispositivo pode ser efectuado de dois modos distintos:  Modo Paralelo: Neste caso são enviados vários bits ao mesmo tempo.  Modo Série: Os bits necessários para a transmissão de uma mensagem são enviados bit a bit.  Transmissão em paralelo  Transmite mais informação, no mesmo período de tempo;  Cabos de com maior número de fios condutores (mais caros);  Problemas de sincronização recepção dos dados;  Não é adequada distâncias. [Porquê];

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para

na

grandes

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 Exemplo:  Transmissão da porta paralela de um computador para uma impressora. Os oito bits de cada byte são transmitidos em simultâneo por oito condutores

Figura 4 – Transmissão paralela

Redes de computadores  Transmissões são sempre feitas em série.  Transmissão série:  Permite que dois dispositivos comuniquem entre si obedecendo a regras bem definidas;  Os dados a transmitir ao longo de uma rede vão sob a forma de sinais eléctricos;

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 SINAIS:  Apresentam uma propriedade própria que é a tensão eléctrica;  Tem de existir um processo que permite fazer uma correspondência entre as tensões e os códigos binários  PROTOCOLOS. 

Protocolos  Definidos por normas internacionais. Por exemplo, a norma RS 232 estabelece a relação entre os bits e os níveis de tensão eléctrica. (2.4V ou 0.4V, -3V ou +3V), para o formato dos dados a transmitir e para o débito de transmissão de bits por unidade de tempo.

Figura 5 - Transmissão série

 Quando um dispositivo começa a transmissão é enviado um primeiro bit de controlo, a que se dá o nome de start bit, que indica o início de uma transmissão (Figura 6).

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Figura 6 - Start bit

 Depois do start bit são transmitidos os bits do caracter a enviar, seguidos de um bit de paridade e de 1 a 2 bits de stop que indicam o fim da transmissão.

Figura 7 – Grupo de bits a transmitir

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 BIT DE PARIDADE:  Permite uma detecção elementar de erros na transmissão, que ocorram num dos bits do byte enviado  Exemplo: Ao enviarmos o código correspondente ao caracter 'B' e ocorrer um erro no último bit, o receptor recebe o código correspondente ao caracter 'C'. [Porquê?]

Figura 8 – Erro na transmissão

 Uma solução é acrescentar-se informação que permita ao receptor detectar se houve erro num bit. Esta consiste num bit extra, o bit de paridade.  Existem dois modos possíveis, definidos no início da transmissão: a paridade 'par' ou 'ímpar'. No caso da paridade 'ímpar', envia-se, em vez do código de 'B', o código da Figura 9.

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Figura 9 – Bit de paridade impar

 Se o receptor receber 1010000011, detecta um número par de bits a 1, e verifica ter havido um erro. Será, então, pedido ao emissor que volte a transmitir o carácter.

2.1 - Transmissão simplex, half-duplex e full-duplex  O transporte de informação e dados ao longo de canais de comunicação  TEM DE EXISTIR PELO MENOS UM EMISSOR E UM RECEPTOR.  Direccionalidade da transmissão:  SIMPLEX – A comunicação ocorre apenas num sentido. Exemplo: Transmissão de sinais televisivos;  HALF-DUPLEX - A comunicação faz-se nos dois sentidos, mas não simultaneamente. Exemplo: Comunicação por walkie-talkies; Disciplina: Comunicação de Dados Compilação do Prof. Paulo Pimentel

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 FULL-DUPLEX - A comunicação pode ocorrer simultaneamente nos dois sentidos. Exemplo: Comunicação telefónica;

Figura 10 – Modos de comunicação ao longo de um meio de transmissão

2.3 - Transmissão por difusão e ponto a ponto  Quanto ao número de destinatários existem três formas diferentes de transmissão:  TRANSMISSÃO POR DIFUSÃO:  Difusão selectiva (MULTICAST) – a informação é enviada simultaneamente para um grupo de receptores bem definido.

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 Exemplo: Supondo que temos uma rede de computadores, uma LAN, como 5 salas de aula, cada uma no grupo de trabalho próprio. Se pretendemos enviar uma mensagem para um grupo de trabalho e só para esse, estamos a fazer uma difusão selectiva.  Difusão (BROADCAST) – onde a informação é transmitida simultaneamente para todos os receptores.  Exemplo: Se consideramos a mesma rede do exemplo anterior, quando enviamos uma mensagem para todos os computadores da rede estamos a fazer uma difusão generalizada.  TRANSMISSÃO PONTO-A-PONTO  O envio da informação é de um emissor (bem definido) para um receptor (bem definido).

2.4 - Transmissão por Baseband e Broadband 

Para transmitir dados através dos cabos utilizam-se duas técnicas:  Transmissão em banda base (Baseband) – Técnica de transmissão mais utilizada nas redes do tipo LAN. Trata-se de uma transmissão em que o sinal faz uso de toda a banda disponível, i.e. toda a capacidade de comunicação do canal é utilizada para

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transmitir um único sinal digital de dados. Os sinais digitais circulam a uma frequência única pelo cabo, fluindo sob a forma de impulsos descontínuos de electricidade ou luz. O fluxo de sinais digitais na baseband pode ser bidireccional.  Transmissão em Banda Larga (Broadband) – Técnica de transmissão mais complexa e mais flexível. Um simples cabo pode transportar múltiplos canais de informação, mas a informação tem de ser analógica. Essa técnica permite que ao mesmo tempo circulem sinais de voz (telefone), vídeo (TV) e dados (computador), ou seja ela permite a utilização de vários canais ao mesmo tempo (cada um com a sua frequência). Este sinais fluem nos cabos na forma de ondas electromagnéticas ou mesmo ópticas. O fluxo de sinais em broadband é unidirecional. Esta técnica á a utilizada no acesso á Internet do tipo ADSL e por Cabo.

2.4 - Transmissão síncrona e assíncrona  Numa transmissão série, por exemplo, os bits chegam um de cada vez. O equipamento receptor deverá saber quais dos bits recebidos correspondem á mensagem e quais correspondem a bits de controlo. Para isso é necessário que exista sincronização entre o equipamento emissor e equipamento receptor.  Técnicas de sincronização: Disciplina: Comunicação de Dados Compilação do Prof. Paulo Pimentel

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Transmissão Síncrona – A informação do clock segue na própria transmissão. Assim, numa transmissão série síncrona, são transmitidos os bits do segundo caracter logo a seguir os bits do primeiro caracter. O conjunto de caracteres que formam uma mensagem é dividido em blocos cujo tamanho pode variar.

Transmissão Assincrona – neste caso a sincronização á alcançada utilizando na transmissão sinais de start e de stop da mensagem. Numa transmissão série assíncrona antes dos bits de um caracter existe um bit de start e no fim desses bits um bit de stop.

2.5 - Transmissão sem fios 

INFRAVERMELHO:  Quando se utiliza um comando de televisão, utiliza-se este tipo de transmissão de sinal sem fios. O transmissor e o receptor têm que estar na linha do sinal, caso contrário a comunicação é perdida. Estes sinais trabalham em distâncias curtas, que podem ir até aos 30m.

ONDAS DE RÁDIO:  As ondas de rádio são do mesmo tipo das utilizadas nas transmissões de rádio, onde o emissor espalha o sinal num dado raio de acção e o receptor que detectar e reconhecer esse sinal pode recolher essa informação. Neste caso podem existir obstáculos entre o emissor e o receptor, tornando ainda mais flexível a comunicação. Podem atingir grandes alcances [Quanto?].

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MICROONDAS:  Este tipo de ondas não pode ter obstáculos entre os pontos de comunicação. As microondas são utilizadas em transmissões em redes de área metropolitana (MANs).

ONDAS DE SATÉLITE:  Os satélites de comunicações são utilizados em redes do tipo WAN e são transmissores de sinais entre bases terrestres. Essas bases têm de ter antenas parabólicas para enviarem e receberem os dados. Os satélites de comunicações estão posicionados em órbitas geostacionárias, que rodam a uma velocidade constante relativamente à da Terra. Este tipo de satélites encontram-se entre os 30 e 40km de altitude em relação à Terra. 

BLUETOOTH:  Comunicação sem fio entre dispositivos electrónicos a curtas distâncias como PDAs, telemóveis de nova geração, computadores portáteis; Utilizado também para a comunicação de periféricos, como impressoras, scanners, e qualquer dispositivo dotado de um chip Bluetooth. O logotipo do Bluetooth é a união de duas runas nórdicas para as letras H e B, suas iniciais.

Wi-Fi:  Tecnologia de interconexão entre dispositivos sem fio, usando o protocolo IEEE 802.11b.

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4. – Topologias de rede  Topologias físicas  O modo como os computadores se interligam fisicamente;  Topologias lógicas  O modo como os dados circulam na rede;

4.1 – Topologias físicas Malha (Mesh)  Neste tipo de topologia os computadores interligam-se entre si, ponto a ponto:  Existem diversos caminhos para se chegar ao mesmo destino  malha de caminhos possíveis.  Exemplo: WAN (Internet) [Porquê?]  Vantagens?  Desvantagens?

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Figura 11 - Tipologia física em malha

Anel (Ring)  Constituída por um cabo coaxial fechado em si próprio formando um anel.  Os sinais circulam dentro do anel e passam sequencialmente de computador em computador;  Utilizada em LAN, CAMPUS, MAN;  Vantagens:  Ausência de colisões; [Porquê?]  Velocidade de transmissão 16 Mbps, 100Mbps; [Serão vantagens?] Disciplina: Comunicação de Dados Compilação do Prof. Paulo Pimentel

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 Desvantagens?  Interrupção do anel…

Figura 12- Tipologia física em malha

Barramento (Bus)  Foi a topologia mais utilizada em redes locais (LANs);  Utiliza um cabo coaxial fino (10base2) que percorre todos os computadores.  Cabo interrompido em cada computador  ligado à placa de rede do computador, através de uma ficha BNC-T.

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 Nos dois extremos do cabo são ligados „terminadores‟, que não são mais do que umas resistências de 50ohm.  Também pode ser usada com outro tipo de cabo, que é o cabo coaxial grosso (10base5)  Usada em LANs, CAMPUS e MANs.

Figura 13 - a) Placa de rede com ficha BNC, b) Conector BNCT, c) Cabo coaxial fino, d) Terminadores

 Terminadores  Permitem adaptar a linha  fazerem com que a impedância vista para interior e para o exterior do cabo seja a mesma  Vantagens:  Poucos equipamentos [Quais?];  Ligação aparentemente fácil;  O comprimento do cabo tem de passar por todos os computadores; Disciplina: Comunicação de Dados Compilação do Prof. Paulo Pimentel

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 Fácil inserir um novo computador na rede.  Desvantagens?  Mau contacto numa das fichas BNC-T  Toda a rede perde comunicação;  Cabo coaxial fino 10base2  velocidade máxima de transmissão é apenas de 10Mbps, e a distância máxima sem amplificação é de 185m;  Cabo coaxial grosso 10base5  O cabo não é interrompido  Probabilidade de avaria no barramento é muito inferior à do cabo coaxial fino  Velocidade limitada a apenas 10Mbps  A distância máxima sem amplificação é de 500m.

Figura 14 - Tipologia física em barramento - Cabo coaxial fino

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Figura 15 Tipologia física em barramento - Cabo coaxial grosso

Estrela (Star)  Topologia mais utilizada em redes locais (LAN)  Utiliza:  Cabo UTP Cat. 5e ou superior;   Switch (ou hub);

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Figura 16 Tipologia física em estrela

 Vantagens:  Problema num dos cabos não se propaga à rede;  Investimento inicial no concentrador (switch ou hub) e no cabo, rapidamente recuperado [porquê?]  Grande redução de preços dos switchs;  Possibilidade de se obter velocidades de 10Mbps, 100Mbps e de 10000Mbps (1Gbps).  Desvantagens?  Maior quantidade de cabo;  Necessidade de dispositivo de interligação;

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 

Nº de portas do dispositivo de interligação limitado; A distância máxima sem amplificação é de apenas 100m.

Espinha dorsal (Backbone)  Composta por um barramento utilizando um cabo coaxial grosso  É possível ligar a este barramento redes com outras topologias físicas, com o auxilio de um transceiver;  Existem tipologias deste tipo em LANs, CAMPUS e MANs

Figura 17 - Tipologia física em espinha dorsal (backbone). Disciplina: Comunicação de Dados Compilação do Prof. Paulo Pimentel

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Sem fios (Wireless)  Neste tipo de topologia os computadores interligam-se entre si, através de uma rede sem fios.  A ligação pode ser estabelecida entre:  Dois computadores com wireless  Um computador com wireless e um ponto de acesso (access point) e uma rede de outro tipo;

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4.2 – Topologias Lógicas Tipologias lógicas em barramento  Os dados dentro da rede com topologia em barramento circulam em difusão (broadcast);  Se um computador enviar dados, toda a rede fica ocupada por esses sinais; como tal  Todos os outros computadores detectam que existem dados na rede;  Só o computador a quem se destinam esses dados é que os recolhe;  Restantes computadores  ficam à “escuta” mas não recolhem os dados.  Se, no momento em que o computador está a enviar dados para a rede, outro computador começa a emitir dados:  Ocorre uma colisão na rede;  Todo o processo de comunicação tem de se iniciar novamente.  Não ocorre nas topologias lógicas em anel.

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Figura 18 - Dados a circular numa rede com topologia lógica em barramento

Tipologia lógica em anel  Quando um computador transmite dados, estes vão circular pela rede de nó em nó (ponto a ponto)  Um computador recebe os dados:  Se estes não forem para ele, novamente para outro computador;

transmite-os

 Processo repetido as vezes que forem necessárias até se encontrar o computador para o qual se destinam os dados.

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 Após a recepção dos dados, este envia uma mensagem de confirmação para o computador emissor.  Nesta topologia não ocorrem colisões; [Porquê?]  Circula na rede (testemunho);

um

sinal

denominado

token

 Um computador só inicia uma nova transmissão após receber o testemunho;  Apenas um computador ocupa a rede num dado instante.

Figura 19 - Dados a circular numa rede com tipologia lógica ponto a ponto

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Conceitos complementares mod1  

redes computadores

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