01/09/2021 • Contextualização • Redes na Automação Industrial • Conceitos principais • Modelos • Topologias • Definições Conceitos Iniciais Comunicação de Dados Prof. Gustavo Künzel • Equipamentos 2 kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br • Nas empresas modernas temos grande quantidade de computadores operando em diferente setores • Operação mais eficiente se estes computadores forem interconectados Telefone celular Laptop • Compartilhar recursos • Impressora, internet, bancos de dados, scanner... • É possível trocar dados entre máquinas de forma simples e confortável • Acesso remoto • Redes são muito importantes para a realização da filosofia CIM PC www.kikee.com.br Impressora Servidor • Manufatura Integrada por Computador • Integração desde o setor administrativo até o chão de fábrica kikee.com.br Supercomputador 1 2 3 Telefone Terminal 4 5 6 7 8 9 8 # * 3 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 4 kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 1 01/09/2021 5 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br 6 • Modelo ponto a ponto • 1990 • Redes domésticas e empresariais • Conexão de redes distantes para compartilhamento de dados e informações por usuários e empresas • Surgimento de tecnologias como a WWW, e-mail, FTP • Comunicação entre dois pontos ou equipamentos • Atualmente • Os usuários compartilham os documentos, impressoras, etc. • Computação em Nuvem • Informação armazenada em algum local do mundo • Computadores ligados em um mesmo dispositivo central • Acessível em qualquer lugar • Armazenamento é transparente ao usuário www.kikee.com.br • Switch, Wi-Fi, Ponto de Acesso 7 • Google Drive, Gmail, Dropbox... kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br 8 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 2 01/09/2021 • Exemplos • Cliente-servidor • Modelo mais comum para a troca de dados nas redes • Acesso à páginas na internet • Servidor • Protocolo HTTP (send-request) • Armazena os dados e informações em bancos de dados • Acesso à informações de equipamentos ligados na rede • Cliente • E-mail • O cliente solicita dados e aguarda a resposta do servidor Meio de comunicação Solicitação Página Web Browser 9 kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br Servidor Web 10 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel Existem outras definições além destas 11 kikee.com.br www.kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 12 kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 3 01/09/2021 • PAN (Personal Area Network) • LAN (Local Area Network) ou Rede Local • Redes pessoais • Alcance – até 10 m • Tecnologias • Interconexão de computadores localizados em uma mesma sala ou em um mesmo prédio • Tecnologias principais • Bluetooth • Infravermelho • RFID • Wi-fi • Ethernet • Alcance: até aprox. 200 m. • Exemplos • • • • • • Mouse sem fio, teclado sem fio Fones de ouvido sem fio Celulares trocando músicas Pedágio Smartcards, cartões de biblioteca Controles 13 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br 14 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br • WAN (Wide Area Network): • MAN (Metropolitan Area Network) • Interconexão de computadores localizados em diferentes prédios em cidades distantes em qualquer ponto do mundo • Rede metropolitana • Abrange uma cidade • Tecnologias • Cabo, ADSL, Fibra ótica • Tecnologias • A largura de banda é divida em faixas de frequência • Rede telefônica • Antenas parabólicas • Telefonia, TV, internet • Satélites • Fibra óptica • Rádio • Extensão > 50 Km. • Subredes 15 kikee.com.br www.kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br 16 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 4 01/09/2021 • WAN (Wide Area Network) • WAN (Wide Area Network) • Redes e subredes • Quebra dos dados enviados em pacotes • Decisões de roteamento 17 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br 18 kikee.com.br • Tendência de uso de tecnologias sem fio Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel • Computadores • Mobilidade • Entretenimento • Praticidade • Telecomunicações • LANs sem fios • Eletrodomésticos • WANs sem fios • Telemetria • Facilidade de configuração • Segurança e tolerância à falhas 19 kikee.com.br www.kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 20 kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 5 01/09/2021 • Topologia • Ponto a ponto • Definição de como as estações estão conectadas entre si na rede • Cada par de estações possui uma linha de comunicação • Algumas estações são intermediárias, repassam informações • Corresponde à estrutura que a rede tem em função das tecnologias utilizadas e de como se dá a troca de dados (a) • Duas descrições básicas (c) (b) (a) (b) (c) (d) (e) • Pelo tipo de canal de comunicação • Ponto a ponto 21 • Difusão (broadcast) (d) Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br 22 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel (e) kikee.com.br • Ponto a ponto Estrela Anel Árvore Malha regular Malha irregular • Canais de Difusão (multiponto) • As mensagens difundidas no canal são recebidas por todas estações • Topologia estrela • Estações conectadas em um único fio/cabo ou redes sem fio • É utilizada na Ethernet, Wi-Fi • Colisão • Um dispositivo concentrador (switch ou acess point) repassa os pacotes de uma estação para outra • Ocorre quando dois dispositivos tentam se comunicar ao mesmo tempo no canal satélite (a) Barramento (b) Satélite ou wireless (c) Anel 23 kikee.com.br www.kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel (a) kikee.com.br (b) (c) 24 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 6 01/09/2021 • Canais de Difusão (multiponto) • Canais de Difusão (multiponto) • Todas estações recebem as mensagens • Barramento • O destinatário da mensagem é identificado por algum endereço codificado na mensagem • Todas as estações estão ligadas em um mesmo cabo • Todas as estações recebem as informações que passam no meio de comunicação • Deve-se evitar que dois dispositivos enviem mensagens ao mesmo tempo • É possível enviar mensagens para todas as estações ao mesmo tempo • Broadcast • É possível enviar mensagens para algumas estações ao mesmo tempo Rede RS-485 ou EIA-485 Ethernet clássica (cabo coaxial) Rede Wi-Fi Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br • Multicast 25 Endereços IP Endereços MAC Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br • Canais de Difusão (multiponto) • Ponto a ponto • Compartilhamento do meio físico • Canais de Difusão • Estrela, anel , árvore , malha regular , malha irregular • Alocação estática • O tempo de uso é dividido em intervalos discretos 26 • Barramento, wireless, anel • Mecanismo de organização e alocação (escalonamento) satélite • Alocação dinâmica • Centralizado • Um gerenciador define quem transmite (a) • Descentralizado (c) (b) • Cada máquina decide quando quer transmitir (a) • Detecção de colisão www.kikee.com.br (c) 27 • Mecanismos de arbitragem kikee.com.br (b) Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 28 (d) kikee.com.br (e) Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 7 01/09/2021 • Forma em que é estabelecida a troca de dados • Por pacote • Por circuito (antigos sistemas de telefonia) • Chaveamento mecânico • Mensagens são quebradas em pacotes ou fragmentos • Reconstrução da mensagem no destinatário Rede de interconexão mensagem Rede de interconexão E fragmentação C Mensagem A E P4 F D P3 P2 P3 P1 C Mensagem A F D mensagem P2 G P4 H Mensagem B P1 29 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br reconstrução G H P3 P2 P1 Mensagem 30 B Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br • Em redes de comunicação digital, a informação é transmitida em forma de bytes e bits P4 • Nos inícios das redes, não havia a existência de padrões entre os equipamentos • Troca de bits entre as estações, através do meio físico • Codificação • As características de um fabricante eram totalmente diferentes de outro fabricante • Conversão de bits ‘0’ e ‘1’ em sinais elétricos bits trocados entre as estações • Equipamentos não conversavam • As redes necessitavam ser de um único fabricante • Padronização desenvolvido pela ISO (International Standards Organization) • Como cada computador sabe o que significam os bits que está recebendo? • É necessário estabelecer algumas regras e significados pras informações trocadas • Protocolo kikee.com.br www.kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel • Permitiu a interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes 31 • Arquitetura igual para todos fabricantes – mais barato kikee.com.br 32 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 8 01/09/2021 • Interconexão de redes e aplicação/uso • OSI – Open Systems Interconnection • Cada camada deve executa uma função bem definida • Representam o caminho a ser percorrido pelos dados CAMADA 7 - Aplicação • Atuam em diferentes camadas do protocolo FUNÇÃO • • • • • • • Funções especialistas (transferência de arquivos, envio de e-mail, terminal virtual) 6 - Apresentação Formatação dos dados, conversão de códigos e caracteres 5 - Sessão Negociação e conexão com outros nós, analogia 4 - Transporte Oferece métodos para a entrega de dados ponto-a-ponto 3 - Rede Roteamento de pacotes em uma ou várias redes 2 - Enlace Detecção de erros 1 - Física Transmissão e recepção dos bits brutos através do meio de transmissão 33 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br Estações Switches/HUBs Gateway Roteador Firewall Servidor Modem Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br • Estação, host 34 • Concentram os pacotes trocados entre as estações • Qualquer dispositivo que está conectado à rede e troca dados • Repassar às estações nas portas • O Switch conhece as estações conectadas nas portas • Exemplos • • • • • Computador Impressora Smartphone Webcam IP Equipamentos industriais • Inversor de Frequência • Controlador Lógico Programável • Interface Homem Máquina (IHM) kikee.com.br www.kikee.com.br • Encaminha as mensagens diretamente de uma porta para a outra – mais eficiente e seguro • O HUB “espalha” as mensagens em todas portas HOST ou ESTAÇÃO 35 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 36 kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 9 01/09/2021 • É um equipamento intermediário entre redes • Encaminha pacotes de dados entre redes • Cria um conjunto de redes sobrepostas • Conecta diferentes padrões • Converte protocolos • “tradutor” de protocolos • Traduz os dados de uma tecnologia para outra • Redes e subredes • Um roteador é conectado a duas ou mais linhas de comunicação • Quando um pacote de dados chega, em uma das linhas, o roteador lê a informação de endereço no pacote para determinar o seu destino final • Usado em redes industriais para interligar dispositivos • De chão de fábrica com computadores e sistemas supervisórios • Pirâmide da automação • Endereços IP • Identificam subredes e hosts • Roteadores conhecem os caminhos 37 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br • É um dispositivo que aplica políticas de segurança na rede • Analisa o tráfego na rede • Evita que programas como malwares e vírus tentem enviar pacotes indesejados • Mecanismos de filtragem • É necessário configurar o mesmo para bloquear determinadas trocas de dados entre aplicações • Os roteadores são os responsáveis pelo "tráfego" na Internet • Buscam melhorar o tráfego direcionando para linhas menos ocupadas kikee.com.br www.kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br • Usando a informação na sua tabela de roteamento ou encaminhamento, ele direciona o pacote para a próxima rota até o destinatário 38 39 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 40 kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 10 01/09/2021 • Modulador – demodulador • LAN • Modula um sinal digital em um tipo de onda analógica • Modem ADSL • Roteador/Wi-Fi Router/Switch • Converte os bits em sinal analógico • Utilizado para transmitir dados pela linha telefônica ou cabo • Estações • Os padrões especificam velocidades de transmissão, protocolo, etc • Exemplos • Fax 41 • ADSL kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 42 kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel • Unidades do SI 43 kikee.com.br www.kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 44 kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 11 01/09/2021 • Comente • Dúvidas Múltiplos do byte Prefixo binário (IEC) Prefixo do SI Nome Símbolo Múltiplo Nome Símbolo Múltiplo byte B 20 byte B 100 kibibyte KiB 210 kilobyte kB 103 mebibyte MiB 220 megabyte MB 106 gibibyte GiB 230 gigabyte GB 109 tebibyte TiB 240 terabyte TB 1012 pebibyte PiB 250 petabyte PB 1015 exbibyte EiB 260 exabyte EB 1018 zebibyte ZiB 270 zettabyte ZB 1021 YiB 280 YB 1024 yobibyte kikee.com.br yottabyte • Feedbacks • Links e materiais complementares • Curta • Compartilhe • Siga o canal • Materiais complementares, slides, arquivos • https://kikee.com.br 45 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel kikee.com.br 46 Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel • TANENBAUM, A. S. Redes de Computadores – 5ª Ed.,Pearson, 2011. • https://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_de_computadores • www.images.google.com • www.pexels.com 47 kikee.com.br www.kikee.com.br Introdução às redes de computadores Prof. Gustavo Künzel 12
