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3 Definições de redes (Redes de comunicação ou subsistema de comunicação ou rede de interconexão) 1. Redes de computadores: Pode ser definida como sendo “ um conjunto de elementos processadores capazes de trocar mensagens e compartilhar recursos, estando estes elementos interligados por um subsistema de comunicação”. 2. Uma rede de comunicação pode ser definida como sendo “uma estrutura topológica arbitrária que interliga os elementos processadores através de enlaces e protocolos de comunicação”. 3. Arquitetura de rede é um conjunto de camadas e protocolos.
Elementos processadores: São os nós da rede, podendo ser: servidores, estações, impressoras, equipamento específico ou equipamentos de conectividade, entre outros. •Obrigatoriamente, os nós devem ser capazes de “processar”. •Capacidade de armazenamento local é opcional. •Preservar os recursos locais mesmo quando conectado à rede.
Trocar mensagens: Essa capacidade existe em razão da existência do Gerenciador de comunicação no SO. Um mecanismo de comunicação utilizado é o socket, ele é o responsável pelo acesso aos serviços da camada de transporte, podendo ser definido também como um canal virtual entre dois pontos finais. • Endereço • Protocolo de transporte • Porta Compartilhamento de Recursos: O servidor é o responsável por fornecer serviços(softwares) de compartilhamento de recursos.
*Servidor dedicado: Executa apenas um serviço *Servidor não dedicado: Executa mais de um serviço
Arranjo topológico
Física: Preocupa-se com o desenho físico da rede, identificando onde os nós estão posicionados, como e com quem estão conectados, ou seja, é o MAPA DA REDE.
Lógica: Descreve os caminhos (rotas) que os pacotes tomarão sobre a topologia física, ou seja, a topologia lógica é configurável.
Barramento: Enlace de comunicação em comum compartilhado entre todas as máquinas envolvidas. (Problema de segurança, maquinas não destinatárias recebem cópias) (Uma única transmissão atinge a todos).
Estrela: existe um nó central, e todas as máquinas são conectadas a este nó central. O nó central recebe o pacote e envia para a porta correta.
Anel: é uma rede fechada, possui um sentido de transmissão e para o envio de pacote é necessário ser feito em sequência de máquina em máquina. (Problema de segurança, maquinas não destinatárias recebem cópias) (Uma única transmissão atinge a todos).
*Barramento Estrela: Quando existe um barramento que possui nós e nesses nós possuem ligações estrela. * Multi-estrela (árvore/hierarquia): Várias ligações estrelas interligadas. * Malhas fechadas( arranjos não convencionais): São normalmente utilizadas quando o tempo é algo crítico para o processo.
Enlaces de comunicação
Meios Guiados (wired) • Fibra ótica o Monomodo (existe apenas um transmissor, emite apenas uma frequência, potência maior) o Multimodo (existem mais transmissores, cada um transmitindo uma frequência diferente, potencias menores que a monomodo) • Par trançado o STP (par trançado blindado) o UTP (par trançado sem proteção) • Cabo USB • Cabo coaxial • Malha de telefonia • Malha elétrica Meios não guiados (wireless) • Luz ótica o Infravermelho o Laser • Ondas de rádio o NFC (Near Field Communication) o Bluetooth o Wifi o Wimax o Celular (3G, 4G, Edge, GPRS) o Satélite
Técnicas de Transmissão
Difusão (Broadcast): difunde os pacotes a todos os nós da rede. Estes, recebem as informações do real destinatário e caso não sejam ele, eles descartam o pacote recebido. Todos os nós recebem, mas apenas o destinatário abre o pacote. Ex: HUB, Switch Ponto-a-ponto (Unicast): os pacotes chegam somente a um nó especifico, não chegando nos outros não desejados. Mais seguro que o Broadcast. Ex: Switch Multicast (grupo): resume-se em todos que pertencem ao grupo receber a mensagem. EX: TABELA DE PORTAS Porta 1 2 3 4 5
Endereço 3 4 2 1
TABELA DE GRUPOS GID 100 101 102 103
Participantes 1,3,4 1,24 2,3,4 3,4
Caso a porta 1 queira transmitir para o grupo cujo o GID seja 103 os nós a receberem o pacote serão 3 e 4.
Protocolos de comunicação
Conjunto de regras que disciplinam (controlam) a transmissão e a recepção, sendo um acordo entre as partes que se comunicam, estabelecendo como se dará a comunicação. As regras e convenções usadas nesse diálogo são conhecidas como protocolo da camada n.
Modelo TCP/IP (4 camadas) APLICAÇÃO
Protocolo de aplicação (HTTP, FTP, SSH, TELNET, SMTP, POP3…)
TRANSPORTE
Protocolos de transporte (TCP, UDP, ICMP, RTP...)
REDE/INTERNET
Protocolo de redes/internet (IP (v4 ou v6), ARP, RARP)
HARDWARE/NIC
Protocolo de Hardware/NIC (ETH, Token Ring, Token Bus, CSMA-CD, CSMA-CA)
Outro exemplo de camadas:
Hierarquia dos protocolos
• Uma lista de protocolos usados por um determinado sistema, um protocolo por camada, é chamada de pilha de protocolos. • A camada n de uma máquina se comunica com a camada n de outra máquina. • Não existe um número de camadas definido (depende da necessidade). • Camadas são numeradas de baixo para cima, a partir da camada mais próxima da rede de comunicação • Função da camada: Fornecer uma gama de serviços para a camada que vem a cima. • Os hosts devem possuir a mesma arquitetura de rede.
• Cada camada só irá interagir somente com a sua camada equivalente no outro host. • As entidades que ocupam as camadas correspondentes em diferentes máquinas são chamadas de pares (peers). Os pares podem ser processos, dispositivos de hardware ou mesmo seres humanos. São os pares que se comunicam utilizando protocolos. • Abaixo da camada 1 encontra-se o meio físico através do qual se dá a comunicação propriamente dita.
Comunicação horizontal: É a comunicação “direta” entre a camada e sua correspondente, por exemplo, a camada de aplicação do nó 1 somente se comunica com a camada de aplicação do nó 2.
Comunicação vertical: O programa envia o pacote para as camadas descendo (cada camada adiciona seu header, protocolo) depois envia através da rede de comunicação e o pacote vai subindo através das camadas (cada camada faz uma validação). *Transmissão para baixo e recepção para cima *CRC: Faz a checagem do header. Antes de transmitir a informação, ele pega os headers e utiliza um algoritmo para validar a troca de informação.
Questões de projeto
Endereçamento: Como existem vários destinos, surge a necessidade de se criar uma forma de endereçamento para definir um destino específico. • Locais: identificam os nós dentro de um contexto controlado (espaço confinado). Ex: BAN,PAN,LAN,CAN. • Global: Identificam os nós dentro de um contexto não controlado maior, ou não confinado. Ex: MAN, WAN, GAN. O endereço pode ser: • Físico: o endereço será definido fisicamente (de fábrica) no nó, não pode ser alterado. • Lógico: o endereço será definido ou configurado por alguém (pessoa, serviço). Principais Endereços MAC Endereço físico Endereço local Hexadecimal = xx:xx:xx:xx:xx:xx * Não pode ser repetido (porém é clonado) Composto por 48 bits.
* Os 3 primeiros conjuntos definem o código do fabricante e os outros 3 definem os endereços. * Cada ‘x’ é expressado entre 0 e f.
* Cada conjunto (xx) ocupa um espaço de 8 bits.
IP Endereço lógico Endereço global/local Endereço único Dois tipos (IPv4* ou IPv6**) IPV4 32 bits 4 octetos Expresso na base 10 Rede/Nó
IPV6 128 bits 8 conjuntos de 16 bits Expresso na base 16 (Hexa) Rede/Nó
Nome do computador Endereço lógico Endereço global* (dns) /local Endereço único (na mesma rede) Alfanumérico Tamanho???
Transferência de dados Tipos: • Simplex: A transferência ocorre em apenas um sentido. EX: Quando sensores penas enviam suas informações para um nó, só transmitem, sem receber nada. • Half Duplex: A transferência ocorre em ambos os sentidos, porém não ao mesmo tempo. • Full Duplex: A transferência ocorre em ambos os sentidos, ao mesmo tempo.
Controle de erros CRC: é um algoritmo que faz a checagem dos headers. • Detecção de erros. Ex: CRC • Correção do erro Capacidade de remontagem dos pacotes Todo pacote tem um número sequência, que é utilizado durante o envio para que ocorra a reconstrução do pacote para o destinatário. O receptor deve ter alguma maneira de informar ao transmissor quais mensagens foram recebidas corretamente e quais não foram.
Controle de fluxo Existe uma comunicação entre as máquinas que se comunicam para fazer a transferência, ocorre uma análise entre dois pontos e a prioridade fica sempre para o mais lento.
Requisitos para a Implantação de Redes de Computadores.
Escalabilidade: É a capacidade de manipular uma porção crescente de serviço de forma uniforme, ou estar preparado para crescer. Um bom exemplo de escalabilidade é a internet, que pode suportar o aumento de usuários e funcionar em qualquer circunstância, considerando o alto desempenho dos equipamentos que proporcionam o acesso da mesma. • • • •
Taxa de transmissão Taxa de erros Serviços disponibilizados Capacidade de atendimento
Segurança: A segurança consiste na ideia de proteger e supervisionar algo, em redes, o foco principal é na troca de informações, criando políticas de segurança (regras) para evitar acessos não autorizados e ataques.
• Confidencialidade: É a garantia que suas informações serão enviadas somente para os destinatários que podem ter acesso a elas, não chegando em destinatários sem permissões para acessar a mesma. • Autenticidade: Relaciona-se com a confirmação de autoria, a certificação e a originalidade da informação. • Integridade: Propriedade de que a informação não foi modificada ou destruída de maneira não autorizada ou acidental. Tabela de mecanismos de segurança Mecanismos Assinatura digital Antivírus Filtro antiphishing Protocolo TLS Antimalware
Confidencialidade
x x
Autenticidade x x
Integridade x x
x
x x
Disponibilidade: Propriedade que garante que a informação esteja sempre disponível para o uso legítimo, ou seja, por aqueles usuários autorizados pelo proprietário da informação. Tipos de disponibilidade • Disponibilidade Básica: Essa disponibilidade é encontrada em máquinas comuns, sem nenhuma ferramenta ou mecanismo especial voltados a mascarar falhas, como consequência a disponibilidade não é completa tendo chances de indisponibilidade em determinados períodos de tempo. • Alta Disponibilidade: Nesta classe de disponibilidade, geralmente apresentam uma taxa de 99,99% de disponibilidade, com um tempo de indisponibilidade 5 minutos ou uma hora, isso, com um ano de operação. Nessa classe, se encaixam aplicações comerciais, como por exemplo centrais telefônicas. • Disponibilidade continua: Resume-se basicamente que o sistema nunca irá parar, sempre irá operar continuamente. As paradas que seriam realizadas (planejadas e não planejadas) são mascaradas.
Cálculo da disponibilidade Disponibilidade = MTTF / (MTTF + MTTR)
mttf = Tempo médio para apresentar uma falha mttr = Um tempo médio de reparo
Tipos de redes de computadores • BAN - Body Area Network - Rede Corporal o Velocidade (taxa de transmissão): De 1kbit/s à 100Mbit/s o Enlaces de Comunicação: Não guiado (Bluetooth, Wireless) o Área de Cobertura: Padrão de 2m, podendo chegar a 5m. o Propriedade: Privada o Taxa de Erros: Baixa taxa de erros
• PAN - Personal Area Network - Rede Pessoal o Velocidade (taxa de transmissão): De 20~40 kbit/s -250 kbit/s o Enlaces de Comunicação: Não guiado (Bluetooth, Wireless) o Área de Cobertura: Até 10m o Propriedade: Privada o Taxa de Erros: Baixa taxa de erros
• LAN - Local Area Network - Rede Local o Velocidade (taxa de transmissão): De 10 Mbit/s à 1 Gb/s o Enlaces de Comunicação: Guiado e não guiado o Área de Cobertura: Mais de 100m o Propriedade: Privada ou pública o Taxa de Erros: Baixa taxa de erros
• CAN - Campus Area Network - Rede de Campus o Velocidade (taxa de transmissão): De 100kbit/s a 1Mbit/s
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Enlaces de Comunicação: Guiado e não guiado Área de Cobertura : De 50m a 500m Propriedade: Privada Taxa de Erros: Baixa taxa de erros
• MAN - Metropolitan Area Network - Rede Metropolitana o Velocidade (taxa de transmissão): De 10Mbit/s a 1Gb/s o Enlaces de Comunicação: Guiado o Área de Cobertura: Área geográfica metropolitana (>4Kms) o Propriedade: Público ou privado o Taxa de Erros: Taxa de erros média
• WAN - Wide Area Network - Rede de Longa Distância o Velocidade (taxa de transmissão): De 1.5Mbit/s a 10Gb/s o Enlaces de Comunicação: Guiado e não guiado o Área de Cobertura: De um país ao outro o Propriedade: Pública o Taxa de Erros: Alta taxa de erros
• GAN - Global Area Network - Rede Global o Velocidade (taxa de transmissão): De 56kbs à 64kbs(um terminal) o Enlaces de Comunicação: Guiado e não guiado o Área de Cobertura: Ilimitada (atinge todo o globo) o Propriedade: Pública o Taxa de Erros: Alta taxa de erros
