Fundamentos de Redes
60 horas
Tendo como base a execução de atividades práticas e o desenvolvimento de produtos, apresentar ao estudante os principais conceitos relacionados aos fundamentos das redes de computadores, em especial suas arquiteturas, seus protocolos e seus serviços.
Conceitos e Classificação de Redes de Computadores; Topologia Física e Lógica; Dispositivos de interligação, Ligação ao meio; Tipos de comunicação; Comunicação de Dados: Transmissão de Informação, Modulação, Multiplexação e Comutação; Tecnologias de comunicação dos meios guiados e não guiados; Arquiteturas, protocolos e serviços; Modelo de referência OSI. Projeto com simuladores/emuladores/programação em redes de computadores.
Comunicação de Dados: Visão Geral e Conceitos.
Comunicação de Dados: Enlace de Dados.
Modelo de Referência OSI.
Visão Geral e Conceitos.
Relação com o Protocolo TCP/IP.
Redes de Computadores.
Conceitos e Classificação.
Dispositivos de Conexão.
Topologias.
Arquiteturas e Serviços.
Visão Geral e Conceitos.
Ethernet e PPP.
Internet.
Serviços de Arquivos e de Impressão.
Serviços de Autenticação.
Aprender fazendo e fazer aprendendo. As ações implementadas têm como foco o aprendizado dos Fundamentos das Redes de Computadores pelo uso de recursos computacionais - privilegiando o projeto por simuladores e o desenvolvimento prático; seguido de exposições teóricas, apoiadas por: simulações, slides e vídeos. Em resumo, a metodologia tem como base a relação prática entre Conteúdos, Atividades e Produtos. Neste contexto, o conteúdo é toda base de conhecimento necessária a aula; a atividade é toda ação de aprendizado e; o produto é qualquer produção prática e/ou teórica sobre o conteúdo, podendo até ser uma aplicação deste ou até mesmo uma ação de aprendizado com escopo expandido.
A nota final será dada pelas avaliações dos artefatos (provas práticas e teóricas, relatórios, listas de exercícios - manuscritas, apresentações orais, infográficos, postagens, vídeos, ...) produzidos durante as aulas e entregues em das datas especificadas. O aluno também poderá ser avaliado através de outros recursos, como p.ex. a frequência e a apresentação de artefatos não obrigatórios - os quais poderão até ter pontuação extra.
Conteúdo:
Comunicação de Dados: Visão Geral e Conceitos.
Redes de Computadores. (1.1 e 1.2)
Fundamentos de Redes de Computadores. (1.1 a 1.3)
Dispositivos de comunicação de dados e redes de computadores: como funcionam juntos?
Modos de transmissão de dados: Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex.
Diferença entre a conexão ponto a ponto e a conexão multiponto.
Trazendo o mundo real para dentro do processador – Conversor A/D.
Atividades:
Detalhando o conceito de Comunicação de Dados.
Tipos de Conexão e de Fluxo de Dados.
Tipos de Sinais e Digitalização.
Conversão Analógico ↔️ Digital.
Introduzindo os Elementos do Conceito de Redes de Computadores.
Avaliativa: Em equipes de 3 a 5 alunos, construir conhecimento sobre as funcionalidades básicas dos simuladores Filius e Educational Network Simulator, implementando e testando nestes, uma pequena Rede de 2 Computadores. PS. O Relatório (Roteiro) desta atividade fará parte do trabalho prático da primeira avaliação.
Produtos:
Conteúdo:
Atividades:
Apresentando os Elementos do Enlace de Dados.
Multiplexação: Implementação do Conceito e Funcionamento Geral.
Transdutores (conceito) usados no Codificador do Canal.
Modulação: Modulação Digital e seus Principais Tipos.
Avaliativa: Em equipes de 3 a 5 alunos, observar na prática, o uso da Multiplexação em um circuito de Transmissão Serial; identificando e justificando na simulação: i) os elementos do enlace e; ii) o tipo de multiplexação usado. Após isso faça o relatório da atividade.
Produtos:
Conteúdo:
Modelo de Referência OSI: Visão Geral e Conceitos.
Atividades:
Apresentando o Objetivo e a Organização do RM ISO-OSI.
As Funções e Unidades de Dados e Exemplo de Protocolos de cada Camada.
Padrões Derivados: Ethernet 802 e TCP/IP.
IEEE 802: Padrões e Organização.
Conversando sobre o Funcionamento Geral.
Avaliativa: Em equipes de 3 a 5 alunos, usando como base o texto "Compreendendo o SMTP – O Protocolo por Trás da Entrega de Emails", façam um breve roteiro (no máximo uma página) sobre as fases de criação, envio (transporte) e recebimento de um e-mail. Feito o roteiro, use-o como base para identificar as funções de cada camada do Modelo OSI, no contesto deste problema. O relatório da atividade deve ser feito, mesmo que essa seja teórica.
Produtos:
Conteúdo:
Modelo de Referência OSI: Relação com o Protocolo TCP/IP.
Atividades:
Apresentando o Protocolo TCP/IP.
O relacionamento OSI e TCP/IP.
Conversando sobre os Principais Protocolos.
Observando os Elementos da Configuração do Host.
Endereços IP, sua Classificação e sua Tipologia.
Acessando outras redes via Endereço de Gateway.
A importância da Máscara de Rede e do Endereço de Broadcast.
Exercício: Em equipes de 3 a 5 alunos, usando uma linguagem de programação qualquer, faça um programa que, dado um Endereço IP e uma Máscara de Rede, ele calcule: i) o Endereço da Rede; ii) o Endereço de Broadcast e; iii) a faixa de Endereços Válidos. Caso o programa seja desenvolvido em uma plataforma Web, se possível, deixe o link para o mesmo em um comentário no cabeçalho do programa.
Produtos:
Como descobrir o Endereço de Rede, Endereço de Broadcast e o Intervalo de Hosts (IPs) Válidos.
Protocolo TCP/IP: por que ele é um dos mais importantes da internet.
Conteúdo:
Revisão de conteúdos e 1ª Avaliação.
Atividades:
Relatório de Produto 1 e/ou Prova 1.
Conteúdo:
Redes de Computadores: Conceitos e Classificação.
Atividades:
Apresentando as Redes de Computadores e seus Fundamentos Básicos.
Discutindo sobre os NICs e seus Cabos (em meios guiados) e Sistema de Cabeamento.
Cabos e seus tipos: Token Ring, Ethernet (Coaxial e Par Trançado), Fibra Óptica e Equipamentos de Certificação.
Cabeamento Ethernet: Evolução, Principais Tipos/Características, Conectores Comuns e Padrões de Conexão.
Fibra Óptica: Tipos, Composição, Modos e Conectores (usos).
A diferença entre Testadores e Certificadores.
Sistema de Cabeamento: Estrutura, Organização e Identificação (sugestão de cores).
Avaliativa: Em equipes de 3 a 5 alunos, no simulador Filius, criar e testar redes Ponto-a-Ponto e Multiponto, respondendo: i) Quais são as topologias em cada tipo de rede? ii) Quais são os componentes e quantas são as interfaces existem em cada tipo de rede? e iii) Quantas Interfaces estão ativas em cada tipo de rede? Lembrem-se que o relatório (roteiro) desta atividade fará parte do trabalho prático da segunda avaliação.
Produtos:
Rede de computadores: um guia completo sobre o que são, como funcionam e quais cursos fazer na área.
Classificação de Redes de Computadores quanto à Abrangência Geográfica.
Cabeamento Estruturado Vertical: Tudo que Você Precisa Saber.
Conteúdo:
Redes de Computadores: Topologias.
Atividades:
Caracterizando as Principais Topologias de Rede.
Topologias Híbridas normalmente são uniões de redes diferentes.
Reconhecendo Topologias Físicas e Lógicas.
Como exemplo destacam-se as Redes Ethernet e Token-Ring.
Transportam dados em topologias de Barramento e Anel, respectivamente.
Mas apresentam características físicas de Topologia em Estrela, usando Concentradores de Fiação - Hub e MAU, respectivamente.
Em uma Rede Ethernet, por exemplo, a topologia lógica de Barramento é implementada no interior do HUB.
Avaliativa: Em equipes de 3 a 5 alunos, no simulador Filius, criar e testar uma rede semelhante a uma Token-Ring. Dicas: i) usar um Home Router e um Switch, para implementar a MAU; ii) as portas WANs de cada roteador deve "apontar" para as LANs dos roteadores subsequentes.
Produtos:
Conteúdo:
Redes de Computadores: Dispositivos de Conexão.
Atividades:
Listando os Principais Dispositivos de Conexão.
A relação entre Componentes de Redes e os diversos Tipos de Dispositivos de Conexão.
Caracterizando os Switches por seus Usos e seus Tipos.
Diferenças entre Hub e Switch e entre Switches de Nível 2 e de Nível 3.
Permite implementação de VLANs.
Caracterizando os Roteadores.
Tem como principal função a Conexão entre Redes Diferentes.
São os Principais Componentes do Núcleo da Internet e podem implementar Tradução de Endereços de Redes.
Diferenças entre Switch e Roteador.
A relação Roteador, Modem e Switch e as suas Funções.
Modos de Uso: Roteadores de Núcleo e de Borda, Redes Mesh, Redes de Campus e em Pequenas Redes.
Classificando os Meios Não Guiados.
Um pouco mais sobre Redes Mesh.
Visão geral da Organização.
Uso Residencial e Corporativo.
Modos de Operação Wireless e Exemplo de Produto.
Avaliativa: Em equipes de 3 a 5 alunos, no simulador Filius, criar e testar uma pequena Rede Doméstica conectada a um Provedor Simples. Após isso façam um relatório do desenvolvimento da simulação.
Produtos:
Conteúdo:
Arquiteturas e Serviços: Visão Geral e Conceitos.
Atividades:
Melhorando o Conceito de Redes e conceituando Arquitetura de Rede e definindo seus Componentes.
Diferença entre Diagrama de Topologia, de Segmentação e de Arquitetura.
Exemplos: Topologia, Segmentação e Arquitetura.
Tipos de Arquiteturas e suas Aplicações.
Apresentando as Principais Arquiteturas.
A Arquitetura Cliente-Servidor e suas Vantagens e Desvantagens.
A Arquitetura P2P e suas Principais Características.
Cliente Servidor vs P2P e "Servidor" para obtenção das Listas de Pares.
Das P2Ps Centralizadas (Napster) às Redes P2Ps Puras (A) e Híbrida (B).
Exemplos de Serviços: Torrent, Skype, IPTV, Blockchain...
Avaliativa: Em equipes de 3 a 5 alunos e usando o um aplicação de Torrent qualquer, crie um "torrent" para um arquivo local e configure os modos de compartilhamento; de modo que você possa acessar seu arquivo, de qualquer ponto da Internet. Mais detalhes em: "Como criar um torrent e lançá-lo em um tracker público". Após isso façam um relatório do desenvolvimento da aplicação.
Produtos:
Cliente-Servidor vs. P2P: A Batalha das Arquiteturas de Rede!
Redes Definidas por Software - O futuro das redes de comunicação em Subestações de Energia.
Conteúdo:
Revisão de conteúdos e 2ª Avaliação.
Atividades:
Relatório de Produto 2 e/ou Prova 2.
Conteúdo:
Atividades:
Conversando sobre as Ethernet (um dos protocolos IEEE 802) .
Visão Geral, Motivos do Sucesso e CSMA/CD (Modelo de Acesso ao Meio).
Visão geral sobre o Quadro Ethernet e sua variante Ethernet II.
O uso da Codificação Manchester no transporte de dados.
Como observar um Quadro Ethernet? R: Wireshark, ou similar.
O Gigabit Ethernet e outras Variantes Ethernet.
Conversando sobre o PPP.
O Que é o PPP e seus Elementos de Conceito.
As funções na Camada de Enlace do RM ISO-OSI.
Elementos da Configuração.
O PPPoE e um Exemplo de Uso.
Avaliativa: Em equipes de 3 a 5 alunos, no simulador Filius, criar e testar uma pequena Rede Residencial (Host, Router, Modem) conectada a um Provedor Simples (Host, Router, Modem). Após isso façam um relatório do desenvolvimento da simulação.
Produtos:
Redes: Já ouviu falar em Frames Ethernet? Veja no Wireshark.
O que é cabo de rede (Ethernet)? Entenda as categorias e velocidades do RJ-45.
Mikrotik - Basic Configuration ( PPPoE, DHCP, NAT, IP LAN ).
Conteúdo:
Arquiteturas e Serviços: Internet.
Atividades:
Apresentando alguns Protocolos do Suporte ao Sistema.
Apresentando alguns Protocolos do Suporte aos Usuários.
HTTP:
Características: Visão Geral, Camadas, Busca dos Objetos de Páginas Web e Versões Básicas.
Funcionamento: Conexão Cliente Servidor, Fluxo da Conexão e Diferença entre HTTP e HTTPS.
Avaliativa: Em equipes de 3 a 5 alunos, no simulador Filius, usando a simulação da atividade avaliativa da aula anterior implemente e teste, no Host do Provedor, um Servidor DNS. Após isso façam um relatório do desenvolvimento da simulação.
Produtos:
O que é TLD? Conheça 3 tipos e como escolher a ideal para seu site.
Como Instalar e Configurar o Postfix como um Servidor SMTP Apenas para Envio no Ubuntu 18.04.
HTTP: um guia completo sobre o que é e como funciona o protocolo da web.
Conteúdo:
Arquiteturas e Serviços: Serviços de Arquivos e de Impressão.
Atividades:
Elementos a considerar na Seleção de um Modelo de Compartilhamento.
O Servidor de Arquivos e suas Vantagens e Desvantagens.
Compartilhando em Redes Locais e na Internet.
Samba e NFS em redes corporativas.
NFS para Acesso a Estruturas de Diretório e Uso em Clientes Leves.
Comparação entre SMB e NFS.
Dos antigos Servidores FTP aos atuais Serviços em Nuvem.
Produtos:
Servidor de arquivos na nuvem: tudo o que você precisa saber.
NAS vs SAN: Entendendo as diferenças e benefícios de ambas as soluções.
Conteúdo:
Revisão de conteúdos e 3ª Avaliação.
Atividades:
Relatório de Produto 3 e/ou Prova 3.
Conteúdo:
Arquiteturas e Serviços: Serviços de Autenticação.
Atividades:
Conhecendo os Tipos de Autenticação.
Quais os Melhores Métodos.
Conversando sobre Outros Serviços.
Central de Autenticação de Serviços e Autenticação como Serviço.
Protocolos para Autenticação para uso de Serviços e Recursos.
RADIUS: Arquitetura, Processo de Autenticação e Caso de Uso.
LDAP: Similar ao RADIUS, em Sistemas Active Directory, provê Autenticação de Recursos.
Contestação e ChargeBack.
Avaliativa: Em grupos de 3 a 5 alunos, desenvolver e responder uma Lista de Exercícios com 10 questões sobre o tema "Serviços de Autenticação". Use como base os materiais do "Conteúdo" dessa aula.
Produtos:
Qual é o objetivo da função de autenticação de segurança de rede?
Implantar acesso sem fio autenticado 802.1X baseado em senha.
Configurar a autenticação em controladores LAN sem fio AireOS.
Ross, K. W. e Kurose, J. (2013). Redes de Computadores e a Internet – Uma Abordagem Top-Down. Pearson, 6a edição.
Tanenbaum, A. S. e Wetherall, D. J. (2011). Redes de Computadores. Pearson Universidades, 5a edição.
Comer, D. E. (2016). Redes de Computadores e Internet. Bookman, 6a edição.