Tipos de Redes de Computadores e suas Características

REDE DE COMPUTADORES
Disciplina: Rede de Computadores
Prof.: Jakson Silva
WWW.ESCOLAPARCERA.COM.BR

Introdução
• O que é Rede de Computadores:
Uma rede de computadores é formada por um conjunto de
máquinas eletrônicas e outros dispositivos interligados entre
si, com processadores capazes de trocar informações e
partilhar recursos.

Objetivo
Proporcionar uma visão abrangente dos
fundamentos das redes de computadores,
permitindo o entendimento dos principais
conceitos teóricos e práticos relacionadas
a este campo de conhecimento, que
proporcionará base para aprofundamento
nesta área em aplicações futuras.

Metodologia
• Exposição participada com o uso de suportes em
sala de aula.
– Computador;
– Projetor;
– Quadro Branco;
– Indicação de leitura;
– Atividade de pesquisa de campo; e
– Exercícios sobre temática abordada.

Conteúdos
1. Introdução a redes de computadores;
2. Classificação das redes de computadores;
• Área Geográfica;
• Topologia;
3. Meios de transmissão;
1. Com fio
2. Sem fio
4. Equipamentos de comunicação;
5. Gestão de redes de computadores.

Qual a necessidade?

Classificação por área
geográfica
• PANs (Personal Area Network);
• LANs (Local Area Network);
• WLAN (Wireless Local Area Network);
• MANs (Metropolitan Área Network);
• WANs (Wide Area Network).

Redes de Computadores
Tipos de Redes:
 SAN (Storage Area Network – Área de Armazenamento de Rede)
 LAN (Local Area Network – Armazenamento de Rede Local)
 PAN (Personal Area Network - Armazenamento de Rede Pessoal)
 MAN (Metropolitan Area Network - Armazenamento de
Rede Metropolitano)
 WMAN (Wireless Metropolitan Area Network - Armazenamento de Rede
Metropolitano Sem Fio)
 WAN (Wide Area Network – Grande Armazenamento de Rede)
 WWAN (Wireless Wide Area Network - Grande Armazenamento de Rede
Sem Fio)
 RAN (Regional Area Network - Armazenamento de Rede Regional)
 CAN (Campus Area Network - Armazenamento de Rede Escolar)
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Tipos de Redes
LAN (Local Area Network – Armazenamento de Rede Local)
Um conceito mais definido seria: é um conjunto de hardware e software que permite a computadores
individuais estabelecerem comunicação entre si, trocando e compartilhando informações e recursos.
MAN (Metropolitan Area Network - Armazenamento de Rede Metropolitano)
Interligam vários LAN geograficamente próximos (no máximo, a algumas dezenas de quilómetros).
WAN (Wide Area Network – Grande Armazenamento de Rede)
É uma rede de computadores que abrange uma grande área geográfica, com frequência um país ou
continente.
WLAN (Local Area Network – Armazenamento de Rede Local Sem Fio)
É uma rede local que usa ondas de rádio para fazer uma conexão Internet ou entre uma rede
SAN (Storage Area Network – Área de Armazenamento de Rede)
É uma rede destinada exclusivamente a armazenar dados.
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Tipos de Redes
PAN (Personal Area Network - Armazenamento de Rede Pessoal)
é uma rede doméstica que liga recursos diversos ao longo de uma residência. Através da tecnologia
Bluetooth obtém-se uma rede PAN.
CAN (Campus Area Network - Armazenamento de Rede Escolar)
é uma ligação entre vários computadores de vários edifícios numa determinada área (EX.
Universidades, Escolas, etc).
GAN (Global Area Network – Armazenamento de Rede Global)
é uma conexão de redes de longa distância ao longo do globo. 14

Topologia de Rede
• A topologia de rede descreve como é o layout de
uma rede de computadores através da qual há o
tráfego de informações, e também como os
dispositivos estão conectados a ela.
• A Topologia de rede influenciará em diversos
pontos considerados críticos, como: flexibilidade,
velocidade e segurança.

Componentes de uma Rede -
Físicos
• Topologias
A topologia de rede é o canal no qual o meio de rede está
conectado aos computadores e outros componentes de
uma rede de computadores. Essencialmente, é a estrutura
topológica da rede, e pode ser descrito física ou
logicamente. A topologia de uma rede de comunicação irá,
muitas vezes caracterizar seu tipo, eficiência e velocidade.

Físicos
• Topologias
Vejamos a seguir alguns exemplos de Topologias
existentes:

Físicos
• Topologia Anel
A topologia em anel como o próprio nome diz tem um
formato circular. Hoje, esse modelo é mais utilizado em
sistemas de automação industrial.

Topologia em Anel

Vantagem e Desvantagem
• Vantagens:
– Todos os computadores acessam a rede
igualmente;
– Performance não é impactada com o aumento de
usuários.
• Desvantagens:
– Falha de um computador pode afetar o restante
da rede;
– Problemas são difíceis de isolar.

Físicos
• Topologia Barramento
Rede em barramento é uma topologia de rede em que todos
os computadores são ligados em um mesmo barramento
físico de dados. Quando um computador estiver a transmitir
um sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador
tentar enviar outro sinal ao mesmo tempo, ocorre uma colisão
e é preciso reiniciar a transmissão.

Topologia em Barramento

• Vantagens:
– Uso de cabo é econômico;
– Mídia é barrata, fácil de trabalhar e instalar;
– Simples e relativamente confiável;
– Fácil expansão.
• Desvantagens:
– Rede pode ficar extremamente lenta em situações de
tráfego pesado;
– Problemas são difíceis de isolar;
– Falha no cabo paralisa a rede inteira.

Físicos
• Topologia Estrela
As conexões partem de um ponto central (concentrador),
normalmente um hub ou switch. É o modelo mais utilizado
atualmente. Neste tipo de rede, todos os usuários comunicam-
se com um nó central, tem o controle supervisor do sistema,
chamado host.

Topologia em Estrela

• Vantagens:
– A codificação e adição de novos computadores é
simples;
– Gerenciamento centralizado;
– Falha de um computador não afeta o restante da
rede.
• Desvantagem:
– Uma falha no dispositivo central paralisa a rede
inteira.

Físicos
• Topologia Malha
Todos os nós estão atados a todos os outros nós, como se
estivessem entrelaçados. Já que são vários os caminhos
possíveis por onde a informação pode fluir da origem até o
destino, neste tipo de rede, o tempo de espera é reduzido e
eventuais problemas não interrompem o funcionamento da
rede.

Topologia em Malha

Físicos
• Topologia Árvore
A topologia em árvore é essencialmente uma série de barras
interconectadas. Geralmente existe uma barra central onde
outros ramos menores se conectam. Esta ligação é realizada
através de derivadores e as conexões das estações realizadas
do mesmo modo que no sistema de barra padrão. Atualmente
não se usa a topologia em árvore, por que caso haja falha, a
rede pode ser comprometida.

Topologia em Árvore

Outras Topologias

Qual a topologia?

Tipos de componentes de uma rede
Físicos:
 Hardware de Rede
 Topologias
Lógicos:
 Protocolos
 Arquiteturas
 Recursos

Componentes Físicos em uma Rede

Físicos
• Hardware de Rede
Placa de rede

Físicos
• Placa de Rede
A placa de rede é um dos principais componentes dentro de
uma rede de computadores. Ela pode estar integrada à placa
mãe de um computador ou separada dela. É o componente
que toma a informação do computador e a envia pelo cabo de
rede, ou pelo ar no caso de uma rede sem fio.

Físicos
Hub

Físicos
• Hub
Esse componente é o responsável de mover o sinal da rede de
um cabo para outro. No caso de um "hub" básico, o sinal de
um computador é enviado para todos os outros; cada placa de
rede decide se a informação recebida é para ela, e a descarta
em caso negativo.

Físicos
Switch

Físicos
• Switch
Os switches são hubs inteligentes, pois podem criar tabelas
que lhe permitem saber qual computador está conectado a
cada uma das portas. Com essa inteligência, um switch não
transmite toda a informação para todos os outros
computadores conectados a ele, e sim apenas ao computador
destino. A tecnologia de switching ajuda a reduzir a congestão
de uma rede e deve ser utilizada em redes de 10 ou mais
computadores.

Físicos
Roteador

Físicos
• Roteadores
Os roteadores são switches inteligentes, pois são cientes da
existência de outras redes (os hubs e switches são cientes
apenas da rede à qual servem). Os roteadores são utilizados
para conectar uma rede local (LAN) com outra, muitas vezes
através de grandes distâncias, usando portadoras de dados
comerciais.

Físicos
Repetidor

Pacth Panels
• Os pacth panels são utilizados para organizar os
cabos, e possibilitam uma fácil identificação dos
pontos de rede no rack. Eles são utilizados para fazer
a conexão entre o cabeamento que sai do rack e
chegam às tomadas (cabeamento horizontal) ou em
outro patch panel interligando outro rack
(cabeamento vertical). Isso permite que a mudança
de um determinado usuário seja feita fisicamente
no Rack sem a necessidade de alterar o cabeamento
horizontal.

Pacth Panels

Físicos
• Repetidores
Repetidor é um equipamento utilizado para interligação de redes
idênticas. Ele recebe todos os pacotes de cada uma das redes que
interliga e os repete nas demais redes sem realizar qualquer tipo de
tratamento sobre os mesmos. Não se pode usar muitos destes
dispositivos em uma rede local, pois degeneram o sinal no domínio
digital e causam problemas de sincronismo entre as interfaces de
rede.

Componentes de uma Rede - Meio Físico
O meio mais utilizado hoje é o Ethernet. O padrão Ethernet
vem subdividido em: Coaxial/10base2, Par Trançado Não
Blindado – UTP/10BaseT e UTP/100baseT e Gigabit ethernet.
Também pode ser conectado por Fibra óptica, um fino
filamento contínuo de vidro com uma cobertura de proteção
que pode ser usada para conectar longas distâncias.
E ainda há as redes sem fios, que se subdividem em diversas
tecnologias: Wi-fi, bluetooth, wimax e outras.

Físicos
• Elementos de Cabeamento
Par Trançado (UTP)

Físicos
Coaxial

Placa de Rede Coaxial

Físicos
Fibra Óptica

Componentes de uma Rede - Lógicos
• Protocolos
Um protocolo pode ser definido como "as regras que
governam" a sintaxe, semântica e sincronização da
comunicação entre sistemas computacionais. De um modo
geral, os protocolos são conjuntos de regras que regem a
comunicação. Um exemplo clássico é a comparação entre
protocolos de computadores e protocolos humanos, como
mostra a figura a seguir:

• Exemplos de Protocolos:
 IP (Internet Protocol)
 TCP (Transmission Control Protocol)
 HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
 FTP (File Transfer Protocol)
 ICMP (Internet Control Message Protocol)

• Protocolo TCP/IP
Hoje, o protocolo mais usado é o TCP/IP, versão IPv4, e espera-
se que passemos a utilizar o IPv6. Ele é um protocolo
suportado por praticamente todos os sistemas operacionais.

• Arquiteturas – Exemplos:
 Cliente/Servidor
 Peer-to-Peer (P2P)

• Arquitetura Cliente/Servidor
O modelo cliente-servidor, em computação, é uma estrutura de
aplicação distribuída que distribui as tarefas e cargas de trabalho
entre os fornecedores de um recurso ou serviço, designados
como servidores, e os requerentes dos serviços, designados como
clientes. Um servidor é um host que está executando um ou mais
serviços ou programas que compartilham recursos com os
clientes. Um cliente não compartilha qualquer de seus recursos,
mas solicita um conteúdo ou função do servidor. Os clientes
iniciam sessões de comunicação com os servidores que aguardam
requisições de entrada.

Exemplo

Em outras palavras

Componentes de uma
Rede - Lógicos
• Arquitetura Peer-to-Peer (P2P)
Peer-to-peer (do inglês par-a-par ou simplesmente ponto-a-
ponto, com sigla P2P) é uma arquitetura de redes de
computadores onde cada um dos pontos ou nós da rede
funciona tanto como cliente quanto como servidor,
permitindo compartilhamentos de serviços e dados sem a
necessidade de um servidor central. As redes P2P podem ser
configuradas em casa, em Empresas e ainda na Internet.
Todos os pontos da rede devem usar programas compatíveis
para ligar-se um ao outro. Uma rede peer-to-peer pode ser
usada para compartilhar músicas, vídeos, imagens, dados,
enfim qualquer coisa com formato digital.

Arquitetura
Peer-to-Peer (P2P)

Transmissões Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex
• Quanto ao sentidos em que a informação pode ser
transmitida através de um canal entre emissores e
receptores, as transmissões de dados podem ser de
3 tipos:

Simplex
• Neste caso, as transmissões podem ser feitas apenas
num só sentido, de um dispositivo emissor para um
ou mais dispositivos receptores; é o que se passa,
por exemplo, numa emissão de rádio ou televisão;
em redes de computadores, normalmente, as
transmissões não são desse tipo

Half-Duplex
• Nesta modalidade, uma transmissão pode ser feita
nos dois sentidos, mas alternadamente, isto é, ora
num sentido ora no outro, e não nos dois sentidos ao
mesmo tempo; este tipo de transmissão é bem
exemplificado pelas comunicações entre
computadores (quando um transmite o outro escuta
e reciprocamente); ocorre em muitas situações na
comunicação entre computadores.

Full-Duplex
• Neste caso, as transmissões podem ser feitas nos
dois sentidos em simultâneo, ou seja, um dispositivo
pode transmitir informação ao mesmo tempo que
pode também recebe-la; um exemplo típico destas
transmissões são as comunicações telefónicas;
também são possíveis entre computadores, desde
que o meio de transmissão utilizado contenha pelo
menos dois canais, um para cada sentido do fluxo
dos dados.

Exemplo

• Outro exemplo

Exemplos

Resumindo

Vídeo importante

• Disciplina: Rede de Computadores
• Prof.: Jakson Silva

• Os cabos sem blindagem são chamados de
UTP (Unshielded Twisted Pair, que significa,
literalmente, "cabo de par trançado sem blindagem"). Os
cabos blindados por sua vez, se dividem em três
categorias: FTP, STP e SSTP.
• Os cabos STP (Shielded Twisted Pair) vão um pouco
além, usando uma blindagem individual para cada par de
cabos. Isso reduz o crosstalk e melhora a tolerância do
cabo com relação à distância, o que pode ser usado em
situações onde for necessário crimpar cabos fora do
padrão, com mais de 100 metros:

Veja ambos

Padrão T568A

APIPA
• Automatic Private IP Addressing - APIPA
• Quando usamos endereçamento IPv4 em uma rede,
é necessário configurar manualmente os IPs nas
estações de trabalho ou então utilizar um servidor
DHCP para atribuir esses endereços
automaticamente - que é o procedimento mais
comum.

APIPA
• Porém, se o servidor DHCP falhar ou não estiver
disponível em uma rede Windows, neste caso, as
máquinas na rede local não receberão suas
configurações de rede, incluindo o endereço IP. Para
tentar garantir que, num caso desses, as máquinas
ao menos consigam se comunicar entre si dentro da
própria rede local (LAN), podemos usar o serviço do
APIPA - também conhecido como Endereço de Link
Local.

APIPA
• Usando o APIPA é possível garantir que as máquinas
consigam se comunicar em uma rede local, mesmo que
não haja servidores DHCP disponíveis para atribuir
endereços aos hosts, ou que as máquinas não possuam
configuração de IP fixo. Neste caso, o cliente DHCP
atribui a si próprio um endereço IP de uma faixa pré-
determinada, assim como uma máscara de sub-rede.
• Quando um servidor DHCP se tornar disponível na rede
novamente, o cliente efetuará uma requisição de IPs
normalmente, substituindo o endereço APIPA pelo
endereço que será fornecido pelo servidor. De acordo
com a Microsoft, o serviço do APIPA verifica a cada 5
minutos se um servidor DHCP está disponível na rede.

APIPA
• Faixa de Endereços do APIPA
• Existe uma faixa de endereços reservados pelo IETF
que são atribuíveis por meio do APIPA:
• 169.254.0.1 até 169.254.255.254
• sendo que o primeiro e último blocos dessa faixa são
reservados, de modo que as estações, na verdade,
irão receber endereços localizados na seguinte faixa:
• 169.254.1.0 até 169.254.254.255

APIPA
• Também será usada a máscara de sub-rede classe
B 255.255.0.0
• A figura a seguir mostra uma máquina com Windows
10 fazendo uso do serviço do APIPA, pois o servidor
DHCP da rede foi desligado e ela não conseguiu obter
configurações de rede. Note o endereço IP
(169.254.61.237) e a máscara de sub-rede utilizada
(255.255.0.0):

APIPA
• O serviço pode ser desativado a partir das
Configurações de Rede do Windows, nas
propriedades do Protocolo TCP/IP, guia
"Configuração Alternativa" (Alternate Configuration),
como podemos ver na figura a seguir:

APIPA

• Utilidade do APIPA
• Se as máquinas em uma rede local estão recebendo
endereços APIPA, isso significa que há algo de errado
na comunicação com o servidor DHCP da rede.
• Neste caso, as máquinas recebem endereços
aleatórios para uso, determinados pelos seus
sistemas operacionais, que emitem pacotes ARP na
rede local para determinar quais endereços podem
ser usados, pois não podemos ter endereços IP
duplicados em uma rede local.

APIPA
Os problemas mais comuns que podem levar uma
estação a utilizar endereçamento APIPA incluem:
• Patch Cable defeituoso
• Servidor DHCP com problemas
• Sem conexão adequada à rede sem fio
• Cabeamento fixo com problemas
• Problemas em uma ou mais portas do switch

APIPA
• Ou seja, problemas que, em última instância, levem à
quebra de comunicação entre as estações e o
servidor DHCP da rede.
• Um endereço APIPA não permite que seja feito
roteamento para fora da rede local, de modo que o
acesso à Internet não existirá nesse caso.

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