Programação

quinta-feira, 28 de setembro de 2023

Módulo 4 - Tecnologias de Rede

 1. Rede de Computadores - Conceitos Básicos

https://app.escolavirtual.pt/reader/index.html 

1.1. O que é uma rede de Computadores

 Uma rede de computadores é constituída por dois ou mais computadores interligados por cabo, por linhas telefónicas ou por comunicações sem fios.



 Na rede podem ser adicionados outros tipos de equipamento, como, por exemplo, periféricos (impressoras, switches etc.), que depois de partilhados podem ser acedidos pelos utilizadores a partir dos diferentes postos de trabalho.

  

Definição de rede de computadores

Dois ou mais computadores ligados entre si, por meios eletrónicos, com o objetivo de partilharem recursos (equipamentos e aplicações ) e informações.


Função de uma rede e Vantagens 

Uma rede de computadores tem como função principal:

   - a partilha de recursos ( redução de custos e facilidade de manutenção)

   - partilha da impressora por todos os computadores

   - partilha de internet

   - partilha de informações (facilidade de acesso, controlo das atividades e melhoria d comunicação)

   - troca de mensagens entre os vários utilizadores dos vários computadores


Hardware e software de rede

 A interligação dos computadores em rede apenas é possível utilizando hardware e software adequados. 

  O hardware utilizado para ligar um computador em rede é o seguinte:

HARDWARE

SOFTWARE

 • computadores; 

• placas de rede; 

• cabos de rede com fichas RJ45; 

• dispositivos de interligação (router, switch, access point);

• periféricos que vão ser partilhados ( impressoras, etc). 

 • 

• sistema operativo

    •    programas de rede
    •  drivers ou controladores das placas de rede;

    • protocolos de comunicação 

  


2. Tipos de rede de computadores 


  • Quanto à sua dimensão ou área geográfica ocupada
    Redes Pessoais PAN / Redes Locais LAN/ Redes CAMPUS / Redes Metropolitanas MAN/ Redes de área alargada WAN, Redes sem fios WLAN, Redes de Armazenamento SAN 
  • Capacidade de transferência de informação
    Redes de baixo débito / Redes de médio débito / Redes de alto débito / ...
  • Topologia ("a forma da rede")
    Redes em estrela / Redes em "bus" / Redes em anel / ...
  • Meios físicos de suporte ao envio de dados
    Redes de cobre / Redes de fibra óptica /  Wireless (ondas rádio etc)
  • Tecnologia de transmissão
    Redes "Ethernet" / Redes "Token-ring" / Redes FDDI / Redes ATM / Redes ISDN /   
  •  Arquitetura de Rede
 Cliente/Servidor  e  Ponto-a-Ponto (Peer-to-Peer ou P2P)



2.1 Quanto à sua dimensão ou área geográfica ocupada

Os tipos de redes mais comuns usados em redes de computadores são:

 

  • PAN (Personal Area Network) - rede de área pessoal

2 ou mais dispositivos interligados (habitação ou num gabinete) numa área de dezenas de metros



  • Rede Local (LAN) Local Area Network 

Redes pequenas dimensão numa área de algumas centenas de metros (ex.: rede dentro de um edifício, numa escola).



 

  • Rede de CAMPUS (CAMPUS Network)  

             rede informática que interliga vários edifícios de uma universidade ou organização, concentrados numa determinada área (exemplo: Campus da Justiça, Campus Universidade Nova Lisboa)

 

  • Rede metropolitana (MAN) Metropolitan Area Network  

     rede informática que interliga uma grande cidade (organizações que têm edifícios espalhados por diferentes pontos da cidade)

 



  • Rede de área alargada (WAN) - Wide Area Network 

conjunto de redes locais interligadas entre regiões, países ou mesmo todo o planeta. (A internet é a maior rede WAN).



WAN cobre uma grande área geográfica de 1.000 km ou mais. Se escritório de uma empresa estiver em diferentes cidades ou países, poderá conectar as filiais por meio de WAN. O ISP (provedor de serviços de Internet) pode fornecer linhas alugadas para se conectar diferentes filiais.







  • Rede sem fios (WLAN) - Wireless Local Area Network


Rede local de curta distância sem fios.

 




  • Rede de armazenamento (SAN ) - Storage Area Network


 rede dedicada de alta velocidade que torna os dispositivos de armazenamento acessíveis aos servidores e aplicações

Os SAN's são um importante recurso de armazenamento nos data centers (por exemplo com SGBD com elevado número de transações) para oferecer alto desempenho e disponibilidade.

 






REDES VIRTUAIS

Rede local virtual (VLAN) Virtual Local Area Network

 A rede física pode ser "dividida" em vários segmentos lógicos (VLAN's). 

Uma VLAN é uma rede lógica criada dentro de uma rede física, implementada através de SWITCHES, onde podem ser agrupadas várias máquinas de acordo com vários critérios (departamentos, grupos de utilizadores etc).
 


Cada VLAN funciona como um domínio de transmissão separado, com hosts na mesma VLAN capazes de se comunicarem diretamente entre si, melhorando o desempenho da rede.


Vantagens das VLANs numa rede física 

  • maior organização
  • Segurança
  • melhor desempenho da rede

 

Para que hosts em diferentes VLANs se possam comunicar, deve existir um router que realize a conexão entre domínios broadcasts diferentes.




REDE VIRTUAL PRIVADA (VPN) - “Virtual Private Network” 

VPN é uma tecnologia que permite a criação de uma conexão segura através de criptografia entre dispositivos através de uma rede pública, como a internet.





2.2 Quanto à arquitetura de rede ou a relação entre os nós 

https://msdn.microsoft.com/pt-pt/library/cc527483(v=ws.10).aspx

http://deptal.estgp.pt:9090/cisco/ccna1/course/module1/#1.1.2.2


Rede Ponto-a-Ponto (P2P)  e    Rede Cliente/Servidor


Rede ponto-a-ponto ou peer-to-peer  ou P2P  
 
Numa rede ponto-a -ponto, um grupo de computadores estão ligados entre si para que os utilizadores possam partilhar recursos e informações.

Arquitetura P2P (peer-to-peer) é uma arquitetura de redes em que cada par, ou nó, coopera entre si para fornecer serviços um ao outro, sem a necessidade a priori de um servidor central. Todos os pares são clientes e servidores.

Não existe uma localização central para autenticar utilizadores, armazenar ficheiros ou aceder a recursos.  

As redes P2P tem várias aplicações, podendo ser usadas para partilhar músicas, arquivos, filmes e uma infinidade de outros tipos de documentos. 
 
Exemplo: os Torrents, muito usados para baixar filmes e músicas.
 
A rede Bitcoin tem uma arquitetura peer-to-peer onde todos os participantes da rede são nós (ou nodes) que funcionam tanto como servidores quanto como clientes sem hierarquia especial entre um nó ou outro. 


Rede Cliente/Servidor    ou  rede baseada num servidor 


Numa rede baseada num servidor, o servidor é a localização central onde os utilizadores partilham e acedem aos recursos da rede. 

O servidor é um computador dedicado que tem instalado um sistema operativo Servidor (ex: Windows Server 2019 ou Ubuntu Server), que tem como função principal fornecer recursos e serviços aos computadores clientes.

Cada computador que acede ao servidor denomina-se de computador cliente.

O servidor controla o nível de acesso que os utilizadores têm aos recursos partilhados.

Numa rede cliente/servidor, os utilizadores têm uma conta de utilizador e  palavra-passe para iniciar sessão na rede (no servidor) e para aceder aos recursos partilhados. 




 TIPO DE SERVIDORES
https://www.melhoreshospedagem.com/tipos-de-servidores/#Servidor_Proxy

    Consoante o tipo de recurso disponibilizado pelo servidor podemos ter:

  • - Servidor Web
  • - Servidor de ficheiros
  • - Servidor de aplicações 
  • - Servidor de base de dados
  • - Servidor de email
  • - Servidor de backup
  • etc

2.3. Topologias de rede (física e lógica)


Topologia Física  é o modo como os computadores estão ligados fisicamente na rede 

Topologia Lógica é o modo como os dados circulam na rede 

Numa rede, nem todos os equipamentos estão interligados diretamente entre si, mas todos conseguem se comunicar, enviando os dados através de equipamentos intermediários (routers, switches, ... )



 

Topologias Físicas:

 

  • Barramento
  • Anel
  • Estrela
    • Árvore
  • Malha
  • Mista


 

TOPOLOGIA em BARRAMENTO

Popular há muitos anos atrás


Numa rede em barramento, todas as estações de trabalho estão conetadas a um único cabo central (coaxial) .
 

Problemas de manutenção
     >>  quando ocorre um problema em algum parte do cabo, toda a rede pára de funcionar.
     >>  acrescentar novas máquinas requer a paralisação temporária da rede.

  • A característica principal dessa rede é que os sinais enviados por uma estação de trabalho são propagados por todo o cabo e, consequentemente, recebidos por todas as estações. 
  • Torna-se adequada para ser utilizada com aplicações que transmitem sinais em difusão, como aplicações de TV. 



TOPOLOGIA em ANEL 

muito pouco utilizadas atualmente

Nesse tipo de topologia, o meio físico de transmissão (cabo) e os equipamentos são organizados em um círculo fechado em forma de ANEL.
Nessa topologia, a informação transmitida passa por todas as estações até que se encontre a estação de destino. 
O anel pode ser formado por uma série de repetidores ligados por um meio físico e cada equipamento pode estar ligado a um repetidor. 

A tecnologia token ring aparece usualmente com esta topologia


TOPOLOGIA em ESTRELA

As mais utilizadas em pequenas redes locais (LAN) 

Na topologia ESTRELA cada computador está ligado a um ponto central (switch) através de cabos

>> Todos os dados passam pelo ponto central, que faz a gestão do tráfego de dados.
>> A falha de um cabo ou do computador não afeta diretamente outros computadores na rede.
>>O equipamento central com várias portas (conetores) ao quais os computadores estão ligados, cada um deles através de um cabo individual. 


VANTAGENS

  • Essa topologia fornece uma melhor confiabilidade porque, quando um cabo apresenta problemas, apenas a máquina ligada por ele é que pára de funcionar. 
  • Pode ser facilmente adicionado novas máquinas desde que haja portas disponíveis no switch.
  • Pode ser utilizado diferentes tipos de cabos. 

Como o principal problema da topologia em estrela é que se o equipamento central (SWITCH) apresentar problema toda a rede deixa de funcionar, normalmente se utiliza uma variação dessa topologia em que várias estrelas se interligam formando uma ÁRVORE. 


TOPOLOGIA em ÁRVORE ( ESTRELA ESTENDIDA)

A topologia em árvore é uma combinação de topologias em estrela conectadas em uma configuração hierárquica. Isso cria uma estrutura de árvore com vários níveis.



>> switch principal que liga a outros switches que formam as sub-redes
>> É frequentemente utilizado em redes maiores para proporcionar escalabilidade e gestão eficiente.
>> utiliza-se cabos de fibra ótica nas conexões que interligam os equipamentos centrais (switches) de cada estrela.
  Isso acontece porque a distância entre os equipamentos pode ser muito grande ou para deixar a rede com um cabeamento que suporte futuras atualizações para velocidades mais elevadas que a utilizada durante a instalação da rede.



TOPOLOGIA em MALHA

A topologia de rede em malha é uma das principais arquiteturas de rede em que os dispositivos são conectados com muitas interconexões redundantes entre nós de rede, como routers e switches (rede WAN).  


Na topologia de malha temos:
-- malha completa: cada dispositivo é conectado a todos os outros dispositivos na rede

-- ou malha parcial: onde apenas alguns dispositivos têm conexões diretas.




Vantagem:  caso haja problema num troço, a mensagem segue por outro troço

se uma ligação entre dois pontos se torna inoperante, por uma razão qualquer, haverá um outro ligação (caminho) que permitirá o tráfego de dados entre esses pontos, mantendo a funcionalidade da rede mesmo em caso de falhas no meio de transmissão.

Desvantagem:  Maior complexidade da rede e ao preço dos equipamentos de interligação nos nós


TOPOLOGIA  MISTA (Híbrida)

Topologias mistas ou híbridas combinam elementos de duas ou mais topologias físicas mencionadas acima.
Isso é comum em redes grandes e complexas, onde diferentes partes da rede podem ser configuradas de maneiras diferentes para atender a requisitos específicos.


 
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2.4 Diagramas de Encaminhamento

 Três formas de comunicação em redes de computadores:

Unicast

Unicast refere-se à comunicação ponto a ponto (máquina-a- máquina), onde uma mensagem é enviada de um único remetente para um único destinatário.

Este tipo de encaminhamento é utilizado quando visitamos um website na internet.



Na topologia em anel, os dados circulam na rede de nó em nó (ponto-a-ponto), até se encontrar o computador para o qual se destinam os dados.
Nesta topologia não há colisões pois nesta topologia circula um sinal "token", em que outro computador só inicia nova transmissão após receber este sinal token  (testemunho). 
O sinal de Token controla o envio de dados pela rede (Token Ring). Assim apenas o nó que tiver o Token (permissão para usar a rede) pode usar a rede.


Multicast

Multicast envolve a transmissão de dados de um único remetente para vários destinatários específicos.

o multicast permite que o remetente envie uma única cópia da mensagem para um grupo específico de destinatários. Isso é eficiente em termos de largura de banda, pois várias máquinas podem receber a mesma mensagem simultaneamente.

Utilizado por VOD (vídeo on demand) - serviço interactivo fornecido pelas operadoras de televisão (MEO) onde o cliente pede para assistir determinado filme em casa.



Broadcast (difusão)

Broadcast refere-se à transmissão de dados de um único remetente para todos os dispositivos em uma rede.

 

Outro exemplo: computador envia para switch que envie para todos dispositivos e 2º switch depois envia para os restantes computadores






2.5 TOPOLOGIA LÓGICA

As topologias lógicas indicam como os sinais circulam numa rede informática entre os diversos dispositivos, independentemente da disposição física dos cabos e dispositivos.

Topologia Lógica em Barramento (Bus):

Na topologia barramento, os dados circulam em difusão (broadcast) para todos os computadores, mas só os computadores a quem se destinam os dados é que os recolhe. Se outro computador emitir dados ao mesmo tempo haverá colisão na rede, e terá que se iniciar novamente a comunicação. 
Redes Ethernet tradicionais usam uma topologia lógica de barramento.

Topologia Lógica em Anel (Ring):

  • Na topologia lógica em anel, os dados circulam pela rede de nó em nó (ponto-a-ponto), de computador em computador, até atingir o computador destinatário.
  • A Token Ring é um exemplo de uma topologia lógica em anel.


Atualmente, topologia lógica de uma rede, refere-se à estrutura lógica da comunicação entre os dispositivos, incluindo os protocolos de comunicação, endereçamento IP e outros aspectos relacionados à transmissão de dados.

Switches e routers são configurados para fazer o encaminhamento do tráfego com base em endereços MAC (Camada 2) ou endereços IP (Camada 3), afetando a topologia lógica.








2.6 Topologias de redes sem fios ( Wireless )

 As redes sem fios são cada vez mais utilizadas. 
Ao contrário das anteriores não existem elementos físicos (cabos) a interligar os computadores mas sim uma zona de cobertura onde é possível captar a rede. 

Existem duas topologias de redes sem fios: estruturada e Ad-Hoc

REDE ESTRUTURADA 
Este tipo de topologia, os computadores ligam-se a um Access Point (AP) e este controla todo o tráfego na rede.

Access Point ou ponto de acesso – permite o acesso a uma rede, difundindo-a através de uma rede sem fios (ex.: Wi-Fi)

 O AP está ligado a uma rede (geralmente através de um cabo) e difunde o acesso a esta rede através de uma zona de cobertura normalmente uniforme e circular. 

Rede Estrutura



REDE AD-HOC

Nesta topologia, os diversos computadores de uma rede estão todos ligados entre si formando uma rede. 
Não existem Access Point's.
Aqui cada computador funciona como um AP, sendo responsável por controlar o seu tráfego na rede. Os computadores para pertencerem a uma rede Ad-Hoc têm de estar na zona de alcance uns dos outros








Componentes de uma rede


Equipamentos passivos e ativos

 O equipamento ativo de uma rede de computadores é o que gera, recebe ou converte sinais elétricos ou óticos. 
Este equipamento tem a capacidade de realizar o processamento de informação que recebe e tomar decisões (daí o nome de ativo). 
Exemplos de equipamentos ativos:  routers e os switches. 

O equipamentos passivos não tem capacidade de processamento, apenas se limitam a efetuar ligações físicas passivas. 
Exemplos de equipamento passivos:  cabos da rede, as tomadas da rede, os armários, os patch panels, etc. 


Dispositivos finais
 (onde uma mensagem é emitida ou onde a mesma é recebida)

Dispositivos de rede intermédios
(interliga os dispositivos finais numa rede)


O ROUTER é o equipamento que faz a interligação de diferentes redes.
Um router é um equipamento que serve como ponto de conexão entre uma rede local e a internet (rede pública).  Os routers direcionam o tráfego e os dados da Web entre dispositivos em redes diferentes e permitem que vários dispositivos compartilhem a mesma conexão com a internet.


Switch 

Switch é um dispositivo equipado com várias portas de comunicação que conecta todos os elementos dentro da rede para a transmissão de dados, vídeo ou voz. 
Ele atua como ponte ou unidade de controle para que computadores, impressoras, servidores e todos os outros tipos dispositivos possam se comunicar.


      
 TELEMÁTICA
https://www.engenhariahibrida.com.br/post/telematica-o-que-e  

 
telemática =  telecomunicações + informática

"telecomunicações" - parte que permite enviar, receber e recolher dados a partir de sensores e dispositivos.

"informática" indica que a informação pode ser visualizada diretamente no seu computador ou telemóvel.

Basicamente, telemática significa comunicação entre máquinas, rastreio, monitorização e gestão remota de veículos e vários bens móveis.
"Telemática é a tecnologia que permite a comunicação à distância entre serviços de informática por meio de redes de telecomunicações."




Telemática vs IoT

IoT Internet of things  Internet das Coisas 

A Internet das Coisas (IoT) descreve a rede de objetos físicos – “coisas” – que são incorporados a sensores, software e outras tecnologias com a finalidade de conectar e trocar dados com outros dispositivos e sistemas pela Internet. Esses dispositivos variam desde objetos domésticos comuns até ferramentas industriais sofisticadas. 

Nos últimos anos, a IoT se tornou uma das tecnologias mais importantes do século XXI. Agora que podemos conectar objetos do cotidiano – eletrodomésticos, carros, termostatos, babás eletrônicas – à Internet por meio de dispositivos incorporados, é possível uma comunicação contínua entre pessoas, processos e coisas.


A telemática é apenas uma parte da Internet das Coisas.

envolve sensores e localizadores GPS para utilização em:

  • frotas;

  • caminhões;

  • caminhões refrigerados;

  • veículos especiais;

  • máquinas agrícolas;

  • equipamentos de construção; etc



Vantagens telemática

A telemática permite o monitoramento das operações de uma empresa, fornecendo relatórios a partir dos dados coletados.



O que é um sistema telemático?


Um sistema telemático é uma plataforma ou software, que recebe dados de um rastreador telemático de carros ou dispositivos móveis, e os exibe em uma interface para o utilizador.




https://materialpublic.imd.ufrn.br/curso/disciplina/4/19/3/4

 https://pplware.sapo.pt/tutoriais/networking/lan-man-wan-pan-san-%E2%80%A6-sabe-a-diferenca/ 

https://www.gta.ufrj.br/grad/10_1/zigbee/topologias.html

https://pplware.sapo.pt/tutoriais/networking/redes-saiba-o-que-e-uma-vlan-e-aprenda-a-configurar/ 

https://techriders.tajamar.es/componentes-de-red-host-dispositivos-de-red-intermediarios-y-medios-de-red/



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