Introdução à Comunicação de Dados

REDES DE COMPUTADORES Roteiro Aula Prática 2 ROTEIRO DE AULA PRÁTICA NOME DA DISCIPLINA REDES DE COMPUTADORES Unidade U1 FUNDAMENTOS DE REDES DE COMPUTADORES Aula A1 INTRODUÇÃO À COMUNICAÇÃO DE DADOS Tempo previsto de execução de aula prática 4h OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática 1 Compreender os conceitos básicos de Redes de Computadores incluindo comunicação de dados meios de transmissão hardware cabeamento topologias e classificação de redes SOLUÇÃO DIGITAL Nessa prática você deverá utilizar a ferramenta Cisco Packet Tracer para criar e testar uma pequena rede de computadores que foi proposta Primeiramente você deverá fazer download da ferramenta Cisco Packet Tracer acessando o seguinte link httpsmeganzfileh081RB7DxPpdyKOKI53zaJKFLtNwEw8webLplHT7b8Sv6uqL1cY Fazer o cadastro no site da Cisco necessário login para utilizar a versão estudante httpsidciscocom Para aprofundar o conteúdo não é obrigatóriao mas passamos essa dica faça o pequeno curso oficial gratuito através da Academia de Rede Cisco é só fazer o cadastro e acompanhar o curso é possível ir do básico ao avançado dica de conteúdo adicional httpsskillsforallcomlearningcollectionsciscopacket tracerutmsourcenetacadcomutmmediumreferralutmcampaignpacket traceruserlogin0userLangptBR Não é obrigatório o uso desta ferramenta em específico portanto podese escolher qualquer ambiente de infraestrutura para Redes de Computadores 3 EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL EPI NSA PROCEDIMENTOS PRÁTICOS ProcedimentoAtividade nº 1 Atividade proposta Parte 1 Introdução à Comunicação de Dados Elabore um resumo sobre o histórico das redes de computadores explicando os seguintes conceitos ISP Internet Service Provider Defina o que é um ISP Descreva o papel dos ISPs na comunicação de dados Backbone Explique o que é um backbone Detalhe a importância do backbone na infraestrutura da Internet Parte 2 Meios de Transmissão Compare e contraste os meios de transmissão guiados e não guiados abordando os seguintes pontos Meios de Transmissão Guiados Cabeamento Tipos de cabos par trançado coaxial fibra óptica Vantagens e desvantagens de cada tipo de cabo Meios de Transmissão Não Guiados Sem Fio Tipos de transmissão sem fio WiFi Bluetooth satélite Vantagens e desvantagens de cada tipo de transmissão sem fio Parte 3 Hardware e Cabeamento Descreva as funções dos seguintes hardwares de rede e os modos de operação 4 Hardwares Básicos Placas de rede Modem Hub Switch Modos de Operação Simplex HalfDuplex Full Duplex Parte 4 Topologias de Redes e Classificação de Redes Elabore um diagrama ilustrando as diferentes topologias de redes e a classificação de redes Inclua uma breve descrição para cada item Topologias de Redes Barramento Estrela Anel Malha Classificação de Redes PAN Personal Area Network LAN Local Area Network MAN Metropolitan Area Network WAN Wide Area Network SAN Storage Area Network Instruções Pesquise fontes confiáveis online e em livros didáticos Utilize software de Cisco Packet Tracer para cada topologia e tipo de rede Bom trabalho Checklist Saber os conceitos básicos de infraestrutura de Redes de Computadores Utilizar a ferramenta Cisco Packet Tracer para desenvolver o exercício proposto Realizar a explicação dos conceitos questionados 5 RESULTADOS Resultados de Aprendizagem Esperase que o aluno seja capaz de desenvolver uma pequena topologia pelo exercício proposto através do Cisco Packet Tracer ESTUDANTE VOCÊ DEVERÁ ENTREGAR Descrição orientativa sobre a entregada da comprovação da aula prática Para comprovar a realização da atividade é necessario a entrega da topologia dos resultados esperados FACULDADE ANHANGUERA ANÁLISE E DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS ZULEIMA MACHADO DE CARVALHO SANTA ROSA RELATÓRIO AULA PRÁTICA INTRODUÇÃO À COMUNICAÇÃO DE DADOS BELO HORIZONTE MG 2025 ZULEIMA MACHADO DE CARVALHO SANTA ROSA RELATÓRIO AULA PRÁTICA INTRODUÇÃO À COMUNICAÇÃO DE DADOS Relatório apresentado como parte das atividades práticas da disciplina de Redes de Computadores sob orientação da professora Adriane Aparecida Loper com o objetivo de aplicar os conceitos da Unidade 1 Fundamentos de Redes de Computadores BELO HORIZONTE MG 2025 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO5 2 PARTE 1 INTRODUÇÃO A COMUNICAÇÃO DE DADOS6 21 HISTÓRICO DAS REDES DE COMPUTADORES6 22 ISP INTERNET SERVICE PROVIDER6 23 BACKBONE7 3 PARTE 2 MEIOS DE TRANSMISSÃO7 31 MEIOS GUIADOS7 32 MEIOS NÃO GUIADOS8 33 COMPARATIVO VANTAGENS E DESVANTAGENS8 4 PARTE 3 HARDWARE E CABEAMENTO9 41 HARDWARE DE REDE9 42 MODOS DE OPERAÇÃO10 5 PARTE 4 TOPOLOGIAS E CLASSIFICAÇÃO DE REDES10 51 TOPOLOGIA DE REDE10 52 CLASSIFICAÇÃO DE REDE13 15 6 CONCLUSÃO15 REFERÊNCIAS16 1 INTRODUÇÃO As redes de computadores fazem parte da base tecnológica que sustenta a comunicação e o processamento de informações no mundo contemporâneo Desde o envio de uma simples mensagem até o funcionamento de grandes sistemas empresariais ou governamentais as redes permitem a interligação entre dispositivos físicos e sistemas distribuídos possibilitando o compartilhamento de dados recursos e serviços em tempo real A comunicação de dados por sua vez é o processo pelo qual as informações são transmitidas entre dispositivos por meio de sinais elétricos ópticos ou de rádio Essa comunicação só é possível graças a um conjunto de elementos essenciais que compõem a infraestrutura das redes como os meios de transmissão guiados ou não guiados os dispositivos de rede placas modens switches hubs os modos de operação simplex half duplex e full duplex e os modelos de organização física como as diferentes topologias de rede Além dos aspectos físicos as redes também são classificadas com base na sua abrangência geográfica como as redes PAN Personal Area Network LAN Local Area Network MAN Metropolitan Area Network WAN Wide Area Network e SAN Storage Area Network Cada uma delas possui características específicas que definem sua aplicação escalabilidade velocidade e alcance Outro conceito fundamental é o dos ISPs Internet Service Providers que são os provedores responsáveis por conectar os usuários finais à internet geralmente por meio de uma infraestrutura robusta conhecida como backbone Esses elementos são indispensáveis para a existência da internet como conhecemos hoje pois garantem que pacotes de dados possam viajar com segurança e eficiência entre continentes A proposta desta aula prática é oferecer uma introdução sólida aos fundamentos das redes de computadores combinando uma abordagem teórica com uma experiência prática por meio da simulação no Cisco Packet Tracer Ao final da atividade esperase que o estudante compreenda os princípios básicos da comunicação de dados identifique os principais elementos de uma rede e reconheça a importância de uma boa infraestrutura de rede para o funcionamento de sistemas digitais 2 PARTE 1 INTRODUÇÃO A COMUNICAÇÃO DE DADOS 21 HISTÓRICO DAS REDES DE COMPUTADORES O conceito de redes de computadores surgiu com o objetivo de interligar máquinas para facilitar o compartilhamento de informações e recursos A primeira rede de grande relevância foi a ARPANET desenvolvida nos Estados Unidos durante a década de 1960 com apoio do Departamento de Defesa A ARPANET foi o embrião da internet pois permitia a comunicação entre computadores localizados em diferentes instituições acadêmicas e governamentais Com o avanço da computação e a popularização dos microcomputadores nos anos 1980 surgiram as redes locais LANs que permitiram a conexão de computadores em ambientes como escritórios escolas e laboratórios Ao longo das décadas seguintes houve uma grande evolução nos protocolos de comunicação no hardware de rede e na capacidade de transmissão de dados o que levou à criação de redes metropolitanas MANs redes de longa distância WANs e finalmente à consolidação da internet como rede global Atualmente as redes de computadores são indispensáveis para quase todas as áreas da sociedade conectando bilhões de dispositivos e viabilizando serviços essenciais como emails redes sociais armazenamento em nuvem chamadas de vídeo e aplicações industriais 22 ISP INTERNET SERVICE PROVIDER Um ISP Internet Service Provider ou provedor de serviços de internet é a empresa ou organização responsável por fornecer acesso à internet para usuários finais empresas e outras instituições Os ISPs atuam como intermediários entre o cliente e a infraestrutura global da internet disponibilizando conexão por meio de diferentes tecnologias como fibra óptica cabo coaxial rádio ou redes móveis 3G 4G 5G Além de fornecer acesso à internet muitos ISPs oferecem serviços adicionais como hospedagem de sites emails servidores DNS IPTV e suporte técnico Para operar os ISPs mantêm estruturas físicas robustas com data centers roteadores de alta capacidade e conexões diretas com backbones regionais e internacionais No contexto da comunicação de dados os ISPs têm papel fundamental ao encaminhar pacotes entre diferentes redes controlar o tráfego garantir a disponibilidade e manter a qualidade de serviço QoS essencial para aplicações como chamadas de vídeo e jogos online A escolha de um ISP confiável impacta diretamente na velocidade estabilidade e segurança da conexão 23 BACKBONE O backbone também conhecido como espinha dorsal da internet é a parte central da infraestrutura de redes que interliga grandes segmentos de tráfego de dados Ele é composto por conexões de altíssima velocidade normalmente feitas com fibras ópticas e roteadores de alta performance capazes de transportar enormes volumes de dados a longas distâncias com baixa latência Os backbones conectam ISPs regionais provedores de conteúdo como Google Meta e Amazon universidades governos e outras entidades que movimentam grande quantidade de informação Eles geralmente formam uma malha de cobertura nacional ou internacional com pontos de presença PoPs estrategicamente distribuídos em cidades chave A importância do backbone na infraestrutura da internet é enorme sem ele não haveria como conectar usuários de diferentes localidades ao restante da rede mundial Além disso ele garante a redundância e resiliência necessárias para que a internet continue operando mesmo em caso de falhas em determinados trechos 3 PARTE 2 MEIOS DE TRANSMISSÃO A transmissão de dados entre dispositivos em uma rede depende do meio físico ou lógico utilizado para transportar os sinais Os meios de transmissão podem ser classificados em dois grandes grupos guiados e não guiados A escolha do meio adequado depende de fatores como distância custo ambiente físico velocidade necessária e segurança da comunicação 31 MEIOS GUIADOS Os meios guiados também chamados de meios físicos ou cabeados são aqueles em que os sinais são transmitidos através de um condutor físico Esses meios oferecem maior proteção contra interferências externas e são amplamente utilizados em redes locais e estruturadas Os principais tipos são Par Trançado UTPSTP Composto por pares de fios de cobre trançados entre si O tipo UTP Unshielded Twisted Pair é o mais comum em redes domésticas e empresariais O STP Shielded Twisted Pair possui blindagem adicional usada em ambientes com maior interferência eletromagnética Cabo Coaxial Utilizado antigamente em redes de barramento e ainda presente em sistemas de TV a cabo Possui um fio condutor central envolto por uma malha metálica oferecendo melhor proteção contra ruídos que o par trançado Fibra Óptica Utiliza pulsos de luz para transmitir dados em altíssima velocidade É imune a interferências eletromagnéticas e permite transmissões a grandes distâncias sendo comum em backbones e redes corporativas de alto desempenho 32 MEIOS NÃO GUIADOS Os meios não guiados também conhecidos como meios sem fio transmitem os dados pelo ar por meio de ondas eletromagnéticas São ideais para ambientes onde o cabeamento é inviável ou indesejado Os principais tipos incluem WiFi Tecnologia de rede local sem fio baseada no padrão IEEE 80211 Permite a conexão de dispositivos móveis e fixos com flexibilidade sendo amplamente utilizada em ambientes residenciais comerciais e acadêmicos Bluetooth Utilizado para comunicação de curta distância entre dispositivos pessoais como celulares fones de ouvido caixas de som e periféricos Consome pouca energia e é ideal para PANs Personal Area Networks Satélite Utilizado em regiões remotas sem infraestrutura terrestre adequada Apesar da ampla cobertura apresenta maior latência e custo elevado sendo usado em aplicações específicas como monitoramento ambiental ou comunicação militar 33 COMPARATIVO VANTAGENS E DESVANTAGENS A tabela abaixo resume as principais características vantagens e desvantagens dos dois tipos de meios de transmissão Tipo Exemplos Vantagens Desvantagens Guiados Par trançado coaxial fibra óptica Alta estabilidade segurança menor Custo de instalação dificuldade em ambientes móveis interferência Não Guiados WiFi Bluetooth Satélite Mobilidade facilidade de instalação flexibilidade Mais sujeito a interferências menor alcance Bluetooth maior latência satélite A escolha do meio de transmissão ideal depende do contexto da rede Em ambientes corporativos por exemplo podese combinar fibra óptica para longas distâncias com WiFi para acesso local dos usuários aproveitando o melhor de cada tecnologia 4 PARTE 3 HARDWARE E CABEAMENTO Nesta etapa abordamos os principais dispositivos físicos utilizados na construção e operação de redes de computadores além dos diferentes modos de transmissão de dados entre esses dispositivos Compreender o papel do hardware e os modos de operação é essencial para projetar redes eficientes e compatíveis com os requisitos técnicos de uma organização ou ambiente doméstico 41 HARDWARE DE REDE Os dispositivos de rede também chamados de hardwares de interconexão são os elementos físicos responsáveis pela transmissão recepção e controle dos dados em uma rede Os principais são Placa de Rede NIC Network Interface Card É o componente responsável por conectar um dispositivo como um computador impressora ou servidor à rede Pode ser integrada à placamãe ou adicionada como uma placa separada Existem versões cabeadas Ethernet e sem fio WiFi Modem ModuladorDemodulador Converte os sinais digitais dos dispositivos em sinais analógicos e viceversa para permitir a comunicação pela linha telefônica ou via rádio É geralmente utilizado para conectar a rede local a um provedor de internet ISP Hub Dispositivo simples que conecta vários computadores em uma rede local Ele replica os dados recebidos para todas as portas sem distinguir o destino Por isso é menos eficiente e mais suscetível a colisões sendo atualmente pouco utilizado Switch Mais inteligente que o hub o switch envia os dados apenas para o destinatário correto com base no endereço MAC É amplamente utilizado em redes locais por oferecer maior desempenho menos colisões e melhor controle de tráfego 42 MODOS DE OPERAÇÃO Os modos de operação referemse à forma como os dados trafegam entre os dispositivos da rede Existem três modos principais Simplex A comunicação ocorre em apenas um sentido Um dispositivo envia e o outro apenas recebe Exemplo transmissão de rádio ou monitoramento de sensores industriais HalfDuplex A comunicação ocorre nos dois sentidos mas não simultaneamente Enquanto um envia o outro deve aguardar para transmitir Exemplo clássico walkie talkie Full Duplex Permite que os dispositivos se comuniquem em ambos os sentidos ao mesmo tempo proporcionando maior velocidade e eficiência Exemplo chamadas telefônicas e conexões Ethernet modernas 5 PARTE 4 TOPOLOGIAS E CLASSIFICAÇÃO DE REDES 51 TOPOLOGIA DE REDE As topologias de rede definem a forma como os dispositivos estão fisicamente ou logicamente interconectados em uma rede Cada topologia possui características específicas que impactam o desempenho a escalabilidade e a tolerância a falhas da rede As principais são Topologia em Barramento Todos os dispositivos são conectados a um único meio de transmissão compartilhado como um cabo coaxial Os dados trafegam por esse barramento e são recebidos por todos mas apenas o destinatário processa a informação É simples e barata mas apresenta problemas de colisão e dificuldade de expansão Topologia em Estrela Todos os dispositivos se conectam a um dispositivo central geralmente um switch É a topologia mais comum em redes locais LANs Apresenta boa escalabilidade e facilidade de gerenciamento O ponto central no entanto se torna um ponto único de falha Topologia em Anel Cada dispositivo se conecta ao próximo formando um círculo fechado Os dados circulam em uma única direção ou nas duas em anéis duplos Essa topologia é eficiente mas uma falha em qualquer ponto pode afetar toda a rede Topologia em Malha Todos os dispositivos estão interligados entre si É a topologia mais robusta e confiável pois oferece múltiplos caminhos para os dados chegarem ao destino Por outro lado é complexa e tem alto custo de implementação Figura 1 Representação da topologia em barramento com 4 PCs conectados a um hub Figura 2 Representação da topologia em estrela com um switch central Figura 3 Representação da topologia em anel com PCs conectados circularmente Figura 4 Representação da topologia em malha com conexões ponto a ponto entre todos os PCs 52 CLASSIFICAÇÃO DE REDE As redes também podem ser classificadas de acordo com a área geográfica de cobertura quantidade de dispositivos e sua finalidade As classificações mais comuns são PAN Personal Area Network Rede pessoal geralmente sem fio de curta distância conectando dispositivos como fones Bluetooth smartwatches e celulares Ex conexão entre notebook e celular via Bluetooth LAN Local Area Network Rede local que cobre pequenas áreas como residências escritórios e escolas Usa switches cabos Ethernet ou WiFi É rápida de baixo custo e fácil manutenção MAN Metropolitan Area Network Rede metropolitana que abrange áreas urbanas como cidades ou campi universitários Pode interligar várias LANs e costuma ser operada por órgãos públicos ou grandes instituições WAN Wide Area Network Rede de longa distância que cobre áreas nacionais ou globais interligando LANs e MANs A internet é o maior exemplo de WAN Utiliza diversas tecnologias como fibra óptica satélite e cabos submarinos SAN Storage Area Network Rede dedicada ao armazenamento de dados muito usada em data centers e ambientes corporativos Permite o acesso rápido e seguro a grandes volumes de dados por meio de servidores Figura 30 Representação de uma rede PAN com comunicação entre dispositivos pessoais via Bluetooth Figura 31 Representação de uma rede LAN com PCs conectados a um switch e servidor local Figura 32 Representação de uma MANWAN com LANs interligadas por roteadores Figura 33 Representação de uma SAN com servidores conectados a um switch dedicado de armazenamento 6 CONCLUSÃO A realização desta aula prática proporcionou uma introdução abrangente aos fundamentos das redes de computadores e da comunicação de dados Por meio do estudo teórico e da simulação prática no Cisco Packet Tracer foi possível compreender como os dados são transmitidos entre dispositivos os diferentes meios utilizados para essa transmissão e os dispositivos físicos envolvidos no processo A prática abordou desde os conceitos de ISP e backbone que sustentam a estrutura da internet até a comparação entre meios de transmissão guiados e não guiados permitindo uma análise crítica sobre as vantagens e limitações de cada tipo Também foram apresentados os principais hardwares de rede e os modos de operação simplex halfduplex e full duplex que regulam o fluxo de dados entre os dispositivos A construção das topologias em barramento estrela anel e malha permitiu visualizar de forma clara como os dispositivos se conectam fisicamente além de reforçar o entendimento sobre a classificação das redes com base em sua abrangência PAN LAN MAN WAN e SAN Essa atividade integrou teoria e prática de forma eficiente oferecendo ao estudante uma base sólida para avançar no estudo das tecnologias de redes REFERÊNCIAS CISCO Packet Tracer Network Simulation Tool Disponível em httpswwwnetacadcomcoursespackettracer TANENBAUM Andrew S WETHERALL David Redes de Computadores 5 ed São Paulo Pearson 2011 FOROUZAN Behrouz A Comunicação de Dados e Redes de Computadores 4 ed São Paulo McGrawHill 2008