Prova de Redes de Computadores;*

Um breve Histórico de Redes de Comunicação e Computadores;

A linha de pesquisa denominada "Redes de Comunicação" concentra as áreas tradicionalmente chamadas de redes de comunicações e redes de computadores.

As Redes de comunicação, consiste em 2 ou mais computadores ou dispositivos que,  são interligados entre si, de modo a poderem compartilhar recursos físicos e lógicos, estes podem ser do tipo: dados, impressoras, mensagens (e-mails),entre outros.

A Internet é um amplo sistema de comunicação que conecta muitas redes de computadores. 

Os meios de comunicação podem ser: linhas telefônicas, cabo ou satélite ou comunicação sem fios.

O objetivo destas redes, é a troca de informações, feitas com segurança. É permitir a troca de dados entre computadores e a partilha de recursos de hardware e software.

As redes de comunicação, hoje, abrangem todo o mundo, fazendo que as informações cheguem mais rápido a  cada destino. Sem essas tecnologias, se tornou impossível se comunicar, e em alguns casos trabalhar. A tecnologia hoje é o centro do universo. A tecnologia é para muitos algo desconhecido, sabem apenas o elementar, nem mesmo o básico. Contudo, vivem. Contudo, existem. Contudo, se relacionam.

O termo genérico “rede” define um conjunto de entidades (objetos, pessoas, etc.) interligados uns aos outros. Uma rede permite assim circular elementos materiais ou imateriais entre cada uma destas entidades, de acordo com regras bem definidas. 

De acordo com o tipo de entidade interessada, o nome utilizado  será diferente:

·                     rede de transporte : conjunto de infra-estruturas e disposição permitindo transportar pessoas e bens entre várias zonas geográficas

·                     rede telefónica : infra-estrutura permitindo fazer circular a voz entre os vários postos telefónicos

·                     rede de neurónios : conjunto de células interligadas entre elas

·                     rede malfeitores: conjunto de burlões que estão contato uns com os outros (um vigarista esconde geralmente outro!)

·                     rede informática : conjunto de computadores ligados entre eles graças a linhas físicas e trocando informações sob a forma de dados numéricos (valores binários, isto é, codificados sob a forma de sinais que podem tomar dois valores: 0 e 1)

A eficiência de um sistema de comunicação de dados depende fundamentalmente de três características:

1. Entrega (delivery): o sistema deve entregar os dados ao destino correto. Os dados devem ser recebidos somente pelo dispositivo ou usuário de destino.

2. Confiabilidade: o sistema deve garantir a entrega dos dados. Dados modificados ou corrompidos em uma transmissão são pouco úteis.

3. Tempo de atraso: o sistema deve entregar dados em um tempo finito e predeterminado. Dados entregues tardiamente são pouco úteis. Por exemplo, no caso de transmissões multimídia, como vídeo, os atrasos não são desejáveis, de modo que eles devem ser entregues praticamente no mesmo instante em que foram produzidos, isto é, sem atrasos significativos.

Componentes 
Um sistema básico de comunicação de dados é composto de cinco elementos

1. Mensagem: é a informação a ser transmitida. Pode ser constituída de texto, números, figuras, áudio e vídeo – ou qualquer combinação desses.

2. Transmissor: é o dispositivo que envia a mensagem de dados. Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo e assim por diante.

3. Receptor: é o dispositivo que recebe a mensagem. Pode ser um computador, uma estação de trabalho, um telefone, uma câmera de vídeo e assim por diante.

4. Meio: é o caminho físico por onde viaja uma mensagem originada e dirigida ao receptor.

5. Protocolo: é um conjunto de regras que governa a comunicação de dados. Ele representa um acordo entre os dispositivos que se comunicam.

Eficiência 
   Tempo de atraso.Os dados devem ser entregues em um tempo finito e determinado.No caso de áudio e video devem ser entregues sem atrasos significativos .Este tipo de entrega é denominada transmissão em tempo real.
   Componentes de um canal de comunicaçao:Mensagens,Transmissor,Receptor,Meio e Protocolo.

A linha de pesquisa denominada "Redes de Comunicação" concentra as áreas tradicionalmente chamadas de redes de comunicações e redes de computadores. No passado, existia uma distinção mais aparente entre essas áreas, que no entanto, com o advento da convergência das tecnologias de computação e de comunicação viram os seus limites se tornarem quase indistintos e contém várias regiões sobrepostas .

As redes de comunicações abordam temas relacionados à infra-estrutura de comunicações e tem sua origem na área de telefonia e telecomunicações em geral. As redes de computadores englobam tradicionalmente desde os aspectos físicos até os aspectos de aplicação. No caso da Internet, esses aspectos são mais concentrados em mecanismos que genericamente podem ser chamados de transporte, mas que incluem também roteamento, operação e gerenciamento das redes de computadores.

Portanto, todos os tópicos de pesquisa relacionados às áreas de infra-estrutura de comunicação e de mecanismos de transporte são incluídos na linha de pesquisa "Redes de Comunicação" para enfatizar a Redes de Informação existente e também para integrar os pesquisadores.

Os tópicos de pesquisa nesta linha incluem, mas não se limitam a:

 Redes Convergentes: Telefonia, dados e vídeo: VoIP, VoD, Triple Play (3P), IPTV.

 Redes de Comunicação Sem Fio: Redes celulares: 2G, 2.5G, 3G e 4G; Redes ad-hoc e de sensores sem fio; WLAN (Wi-Fi, IEEE 802.11); WPAN (Bluetooth, IEEE 802.15); WMAN (WiMax, IEEE 802.16); Redes residenciais (Home Networks - HAN); Redes sem fio em Malha (Wireless Mesh Networks).

 Redes Ópticas: Planejamento e Projeto de Redes Ópticas, Algoritmos de Roteamento e Alocação de Comprimento de Onda; Dispositivos Ópticos; Integração de Redes Ópticas com Redes IP; GMPLS; Arquiteturas de Redes OBS (Optical Burst Switching) e OPS (Optical Packet Switching); Modelamento e Análise de Desempenho de Buffers Ópticos.

 Gerenciamento e Operação de Redes; Gerenciamento de redes; Medição, Análise e Modelagem de Tráfego; Qualidade de Serviço; Planejamento de Capacidade; Roteamento; Engenharia de Tráfego e MPLS.

 Redes sobrepostas (overlay): redes peer-to-peer (p2p), redes de distribuição de conteúdo (CDN).

n      Direção do fluxo:

n      Simplex – único sentido;

n      Half-duplex – dois sentidos, um por vez ;

n      Full-duplex – dois sentidos simultaneamente

Fluxo de dados

É o conceito de que a mudança de uma Variavel deve automaticamente forçar o recálculo dos valores de todas as variáveis dependentes do valor da primeira.

É aconselhável que todo fluxo de dados tenha uma descrição. Exemplo: A Entidade Externa vendedor acessa o processo. Cadastrar_Pedido. Neste caso podemos ter um fluxo de dados com a descrição "Dados do pedido". Inteiramente proporcional a sua instância periódica.

Um fluxo de dados pode estar contido no contexto físico por exemplo em um fatura, chamada telefonica, ou uma transferência de programa a programa como o exemplo acima.Definição (Segundo Aurélio Buarque de Holanda Ferreira)

Características: Identifica dados, documentos a partir de uma origem (Processo, Depósito, Sistema ou Entidade) para um Destino (Processo, Depósito, Sistema ou Entidade). Dados que entram e saem dos processos. É o meio de comunicação entre Entidades Externas, Processos e Depósito de Dados. Dados em movimentação. Analogia com um cano d’água: A água se movimento dentro do cano da sua origem para seu destino. Todo Fluxo de Dados deve possuir um nome. Os dados que compõem um fluxo de dados devem pertencer ao domínio do modelo de dados do sistema em foco. Os dados são atributos das entidades que compõem o modelo de dados do sistema em foco.

*Tipos de conexão
  *Ponto a ponto
    *Multiponto

Topologia

Topologias de Rede

• As redes locais são agrupadas em categorias de acordo com a

forma genérica, ou topologia.

• Representam conceitos lógicos, a implementação real (física)

pode variar.

• As principais topologias utilizadas são:

– Estrela

– Anel

– Barramento

• Cada topologia apresenta vantagens e desvantagens.

• Futuro: redes sem fios

Topologias de Rede    

->É o layout duma rede de computadores através da qual há tráfego de informações, e também como os dispositivos estão ligados a essa rede. Existe 5 tipos de topologias de rede:

 

Topologia em Estrela

Topologia de rede em estrela

Topologia em Estrela

• Cada computador é ligado a um ponto central.

• O elemento central pode ser um repetidor multiporta (hub) ou

um comutador.

• A falha parcial de uma ligação não tem impacto sobre a rede.

• Exemplo: Redes ATM.

Neste tipo de rede, todos os usuários comunicam-se com um modo central, tem o controle supervisor do sistema, chamado host. Por meio do host os usuários podem se comunicar entre si e com processadores remotos ou terminais. No segundo caso, o host funciona como um comutador de mensagens para passar dados entre eles.

O arranjo em estrela é a melhor escolha se o padrão de comunicação da rede for de um conjunto de estações secundárias que se comunicam com o nó central. As situações nas quais isso acontece são aquelas em que o nó central está restrito às funções de gerente das comunicações e a operações de diagnósticos.

O gerenciamento das comunicações por este nó central pode ser por chaveamento de pacotes ou de circuitos.

Topologia em Anel

• Os computadores são ligados num circuito fechado.

Existência de repetidores em cada ponto.

• Coordenação de acessos é simplificada.

• Baixa tolerância a falhas nas ligações.

Nesta topologia os dispositivos são conectados em série, formando um circuito fechado. Os dados são transmitidos unidireccionalmente de computador em computador até atingir o seu destino. É possível usar anéis múltiplos para aumentar a confiabilidade e o desempenho.É possível usar anéis múltiplos para aumentar a confiabilidade e o desempenho.

Topologia em Barramento

• Ligação através de um único cabo, ao qual os computadores

são ligados.

• Requer menos cabo na instalação.

• Baixa tolerância a falhas nas ligações.

Todos os computadores são ligados num mesmo barramento físico de dados.
Nesta topologia são utilizados cabos coaxiais e para cada barramento existe um único cabo, que vai de uma ponta a outra.
Embora esta topologia já não seja a mais utilizada, logicamente é a mais amplamente utilizada.

Árvore: 

A topologia em árvore é essencialmente uma série de barras interconectadas.^[2] 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.

Cuidados adicionais devem ser tomados nas redes em árvores, pois cada ramificação significa que o sinal deverá se propagar por dois caminhos diferentes. A menos que estes caminhos estejam perfeitamente casados, os sinais terão velocidades de propagação diferentes e refletirão os sinais de diferentes maneiras. Em geral, redes em árvore, vão trabalhar com taxa de transmissão menores do que as redes em barra comum, por estes motivos.

Topologia física baseada numa estrutura hierárquica de várias redes e sub-redes. Existem um ou mais concentradores que ligam cada rede local e existe um outro concentrador que interliga todos os outros concentradores. Esta topologia facilita a manutenção do sistema e permite, em caso de avaria, detectar com mais facilidade o problema.

Em grandes redes é a topologia mais utilizada. Adequa-se a topologias de rede em função do ambiente, compensando os custos, expansibilidade, flexibilidade e funcionalidade de cada segmento de rede.

                                                                                

Híbrida: 

É a topologia mais utilizada em grandes redes.^[2] Assim, adequa-se a topologia de rede em função do ambiente, compensando os custos, expansibilidade, flexibilidade e funcionalidade de cada segmento de rede.

Muitas vezes acontecem demandas imediatas de conexões e a empresa não dispõe de recursos, naquele momento, para a aquisição de produtos adequados para a montagem da rede. Nestes casos, a administração de redes pode utilizar os equipamentos já disponíveis considerando as vantagens e desvantagens das topologias utilizadas.

Consideremos o caso de um laboratório de testes computacionais onde o número de equipamentos é flutuante e que não admite um layout definido. A aquisição deconcentradores ou comutadores pode não ser conveniente, pelo contrário até custosa. Talvez uma topologia em barramento seja uma solução mais adequada para aquele segmento físico de rede.

Ethernet

• Inventada nos anos 70 na Xerox Parc.

• Actualmente a norma é controlada pelo IEEE.

• Utiliza uma topologia em barramento.

• Implementação original Æ 10 Mbps

• Fast Ethernet Æ 100 Mbps

• Gigabit Ethernet Æ 1000 Mbps / 1 Gbps

• Tecnologia de rede local mais utilizada.

n      Padrõe de LAN Ethernet:

n      Uma menção ao éter luminífero (Éter luminífero é um meio elástico hipotético em que se propagariam as ondas eletromagnéticas). Michelson e Morley descreveu por uma equação de onda (luz era independente do meio);

Arquitetura

Arquitetura de rede é como se designa um conjunto de camadas e protocolos de rede. A especificação de uma arquitectura deve conter informações suficientes para permitir que um implementador desenvolva o programa ou construa o hardware de cada camada, de forma que ela obedeça corretamente ao protocolo adequado.

Podem-se utilizar cabos de energia, iguais aos cabo das tomadas elétricas, para montar uma rede doméstica.

O TCP/IP é um conjunto de protocolos de comunicação entre computadores em rede (também chamado de pilha de protocolos TCP/IP). Seu nome vem de dois protocolos: o TCP(Transmission Control Protocol - Protocolo de Controlo de Transmissão) e o IP (Internet Protocol - Protocolo de Interconexão). O conjunto de protocolos pode ser visto como um modelo de camadas, onde cada camada é responsável por um grupo de tarefas, fornecendo um conjunto de serviços bem definidos para o protocolo da camada superior. As camadas mais altas estão logicamente mais perto do usuário (chamada camada de aplicação) e lidam com dados mais abstratos, confiando em protocolos de camadas mais baixas para tarefas de menor nível de abstração.

O modelo TCP/IP de encapsulamento busca fornecer abstração aos protocolos e serviços para diferentes camadas de uma pilha de estruturas de dados

Modelo Computacional

Modelagem computacional é uma área de conhecimento multidisciplinar que trata da aplicação de modelos matemáticos e técnicas da computação à análise, compreensão e estudo da fenomenologia de problemas complexos em áreas tão abrangentes quanto as engenharias,ciências exatas, biológicas, humanas, economia e ciências ambientais.

A modelagem computacional é a área que trata da simulação de soluções para problemas científicos, analisando os fenômenos, desenvolvendo modelos matemáticos para sua descrição, e elaborando códigos computacionais para obtenção daquelas soluções. É área em expansão, de ampla aplicação, em:

§                    desenvolvimento de produtos industriais,

§                    pesquisas científicas básicas e aplicadas,

§                    simulações e previsões temporais e espaciais de fenômenos,

§                    matemática, física, química,

§                    engenharia e tecnologia,

§                    biologia e saúde,

§                    meio ambiente e ecologia,

§                    oceanografia e geofísica, dentre outras.

Algumas áreas de atividade econômica que auferem benefícios da modelagem computacional são:

§                    agroindústria,

§                    medicina,

§                    construção civil e estruturas,

§                    aeronáutica, engenharia naval e indústria automobilística,

§                    Hidráulica

§                    Engenharia Hidráulica

§                    Sedimentologia

§                    Mecânica dos fluidos

§                    indústria do petróleo e Petroquímica, dentre outras áreas de aplicação.