Redes de Computadores e Internet - 6.ed.

Autor(es): Douglas E. Comer
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Escrito por um dos maiores especialistas em redes no mundo, este livro apresenta os mais importantes conceitos, princípios e tecnologias das redes de computadores e da Internet. De fácil leitura, não requer experiência prévia com sistemas operacionais ou redes nem conhecimento avançado de matemática. Além disso, combina o melhor das abordagens top-down e bottom-up, permitindo aos professores adaptar o conteúdo às suas necessidades em sala de aula. Totalmente revisada e atualizada, esta nova edição inclui IPv4 e IPv6 em todos os capítulos e traz ainda tópicos emergentes e tendências, como a Internet das Coisas e as Redes Definidas por Software (SDN).

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Capítulo 1 - Introdução

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CAPÍTULO 1

Introdução

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

1.10

1.11

Crescimento das redes de computadores, 3

Por que as redes de computadores parecem complexas, 4

Os cinco aspectos-chave de redes de computadores, 4

Partes privadas e públicas da Internet, 8

Redes, interoperabilidade e padrões, 9

Conjuntos de protocolo e modelos em camada, 10

Como os dados atravessam as camadas, 12

Cabeçalhos e camadas, 13

ISO e Modelo de Referência OSI de Sete Camadas, 14

Organização do livro, 15

Resumo, 16

1.1 Crescimento das redes de computadores

As redes de computadores têm crescido explosivamente. A partir dos anos 1970, a comunicação via computador transformou-se em uma parte essencial de nossa infraestrutura. A ligação de computadores em rede é usada em cada aspecto dos negócios, incluindo propaganda, produção, transporte, planejamento, faturamento e contabilidade.

 

Capítulo 2 - Tendências da Internet

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CAPÍTULO 2

Tendências da Internet

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

Introdução, 17

Compartilhamento de recursos, 17

Crescimento da Internet, 18

Do compartilhamento de recursos à comunicação, 18

Do texto à multimídia, 20

Últimas tendências, 21

Dos computadores individuais à computação em nuvem, 22

Resumo, 23

2.1 Introdução

Este capítulo mostra como os dados da inter-rede e da Internet têm mudado desde o surgimento dessas redes. O capítulo inicia com um breve histórico da Internet, salientando alguns dos motivos da sua criação. Ele também descreve a mudança de ênfase: de compartilhamento de facilidades centralizadas para sistemas de informação completamente distribuídos.

Os últimos capítulos desta parte do livro continuam a discussão sobre o exame de aplicações específicas da Internet. Além disso, para descrever os paradigmas de comunicação disponíveis na Internet, eles explicam a interface de programação que as aplicações Internet usam para se comunicar.

 

Capítulo 3 - Programação em redes e aplicações da Internet

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CAPÍTULO 3

Programação em redes e aplicações da Internet

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

3.10

3.11

3.12

3.13

3.14

3.15

3.16

3.17

3.18

3.19

3.20

3.21

3.22

3.23

Introdução, 25

Dois paradigmas básicos da comunicação via Internet, 26

Comunicação orientada à conexão, 27

O modelo de interação cliente-servidor, 28

Características de clientes e servidores, 28

Programas servidores e computadores servidores, 29

Requisições, respostas e direção do fluxo de dados, 29

Múltiplos clientes e múltiplos servidores, 30

Identificação de servidores e demultiplexação, 30

Servidores concorrentes, 31

Dependências circulares entre servidores, 32

Interações peer-to-peer (par-a-par), 32

Programação em redes e API de sockets, 33

Sockets, descritores e E/S de rede, 33

Parâmetros e API de sockets, 34

 

Capítulo 4 - Aplicações tradicionais da Internet

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CAPÍTULO 4

Aplicações tradicionais da Internet

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

4.10

4.11

4.12

4.13

4.14

4.15

4.16

4.17

4.18

4.19

4.20

4.21

4.22

4.23

4.24

4.25

4.26

4.27

Introdução, 45

Protocolos da camada de aplicação, 46

Representação e transferência, 46

Protocolos Web, 47

Representação de documento com HTML, 47

Uniform Resource Locators e hiperlinks, 49

A transferência de documento Web com HTTP, 50

Caching nos navegadores, 52

Arquitetura do navegador, 54

File Transfer Protocol (FTP), 54

O paradigma de comunicação FTP, 55

Mensagem eletrônica, 57

O Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), 59

ISPs, servidores de mensagens e acesso às mensagens, 60

Protocolos de acesso ao e-mail (POP, IMAP), 61

Padrões de representação de e-mail (RFC2822, MIME), 62

 

Capítulo 5 - Visão geral da comunicação de dados

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CAPÍTULO 5

Visão geral da comunicação de dados

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

Introdução, 77

A essência da comunicação de dados, 77

Fundamentos e abrangência, 78

As peças conceituais de um sistema de comunicação, 79

Os subtópicos da comunicação de dados, 81

Resumo, 81

5.1 Introdução

A primeira parte do livro discute programação de rede e analisa aplicativos da Internet.

O capítulo sobre a programação de socket explica a API que os sistemas operacionais fornecem ao software e mostra que um programador pode criar aplicativos que usam a Internet sem a compreensão dos mecanismos. No restante do livro, vamos aprender sobre os protocolos complexos e as tecnologias que dão suporte à comunicação e ver que a compreensão da complexidade pode ajudar os programadores a escrever códigos melhores.

Esta parte do livro explora a transmissão de informações através de meios físicos, tais como fios, fibras ópticas e ondas de rádio. Nós veremos que, embora os detalhes variem, as ideias básicas sobre informação e comunicação aplicam-se a todas as formas de transmissão. Também entenderemos que a comunicação de dados fornece ferramentas conceituais e analíticas que oferecem uma explicação unificada de como os sistemas de comunicação operam. Mais importante, a comunicação de dados nos diz que as transferências são teoricamente possíveis, tanto quanto a forma como a realidade do mundo físico limita os sistemas de transmissão práticos.

 

Capítulo 6 - Fontes de informação e sinais

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CAPÍTULO 6

Fontes de informação e sinais

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

6.9

6.10

6.11

6.12

6.13

6.14

6.15

6.16

6.17

6.18

6.19

6.20

6.21

6.22

Introdução, 83

Fontes de informação, 83

Sinais digitais e analógicos, 84

Sinais periódico e aperiódico, 84

Ondas de seno e características de sinal, 85

Sinais compostos, 86

A importância dos sinais compostos e das funções seno, 87

Representações de domínio de tempo e frequência, 87

A largura de banda de um sinal analógico, 88

Sinais digitais e níveis de sinal, 89

Baud e bits por segundo, 90

Convertendo um sinal digital em um analógico, 91

A largura de banda de um sinal digital, 91

Sincronização e acordo sobre sinais, 92

Codificação em linha, 93

Codificação Manchester usada em redes de computadores, 95

Convertendo um sinal analógico em um digital, 96

 

Capítulo 7 - Meios de transmissão

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CAPÍTULO 7

Meios de transmissão

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

7.6

7.7

7.8

7.9

7.10

7.11

7.12

7.13

7.14

7.15

7.16

7.17

7.18

7.19

7.20

7.21

7.22

7.23

Introdução, 101

Transmissões guiadas e não guiadas, 101

A taxonomia por formas de energia, 102

Radiação de fundo e ruído elétrico, 103

Fiação de cobre par trançado, 103

Blindagem: cabo coaxial e par trançado blindado, 104

Categorias de cabo de par trançado, 106

Meios que usam energia da luz e fibras ópticas, 106

Tipos de fibra e transmissão de luz, 108

Fibra óptica comparada com fiação de cobre, 108

Tecnologias de comunicação por infravermelho, 109

Comunicação a laser ponto-a-ponto, 109

Comunicação eletromagnética (rádio), 110

Propagação de sinal, 111

Tipos de satélites, 112

Satélites geoestacionários (GEO), 112

 

Capítulo 8 - Segurança e codificação de canal

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CAPÍTULO 8

Segurança e codificação de canal

8.1

8.2

8.3

8.4

8.5

8.6

8.7

8.8

8.9

8.10

8.11

8.12

8.13

8.14

8.15

8.16

Introdução, 119

As três fontes principais de erros de transmissão, 119

Efeito de erros de transmissão nos dados, 120

Duas estratégias para lidar com os erros de canal, 121

Bloco e códigos de erros convolucionais, 122

Um exemplo de código de erro de bloco: verificação de paridade única, 122

A matemática dos códigos de erro de bloco e a notação (n, k), 123

Distância de Hamming: uma medida de uma força de código, 124

A distância de Hamming entre strings em um codebook, 124

A relação de compromisso (trade-off) entre a detecção de erros e a sobrecarga, 125

Correção de erros com paridade de linha e coluna, 126

Checksum de 16 bits usado na Internet, 127

Códigos de Redundância Cíclica (CRCs), 128

Uma implementação eficiente de hardware do CRC, 130

 

Capítulo 9 - Modos de transmissão

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CAPÍTULO 9

Modos de transmissão

9.1

9.2

9.3

9.4

9.5

9.6

9.7

9.8

9.9

9.10

9.11

9.12

9.13

9.14

Introdução, 133

Uma taxonomia de modos de transmissão, 133

Transmissão paralela, 134

Transmissão serial, 135

Ordem de transmissão: bits e bytes, 135

Temporização em transmissão serial, 136

Transmissão assíncrona, 136

Transmissão de caracteres assíncrona RS-232, 137

Transmissão síncrona, 138

Bytes, blocos e quadros, 138

Transmissão isócrona, 139

Transmissões simplex, half-duplex e full-duplex, 140

Equipamentos DCE e DTE, 141

Resumo, 141

9.1 Introdução

Os capítulos desta parte do livro abordam os conceitos fundamentais que embasam a comunicação de dados. Este capítulo continua a discussão e foca a maneira como os dados são transmitidos. Ele introduz a terminologia comum, explica as vantagens e as desvantagens do paralelismo e discute os importantes conceitos de comunicação síncrona e assíncrona. Os capítulos posteriores mostram como as ideias apresentadas aqui são usadas na rede por meio da Internet.

 

Capítulo 10 - Modulação e modems

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CAPÍTULO 10

Modulação e modems

10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

10.6

10.7

10.8

10.9

10.10

10.11

10.12

10.13

10.14

10.15

10.16

10.17

Introdução, 143

Portadoras, frequências e propagação, 143

Esquemas de modulação analógica, 144

Modulação em amplitude, 144

Modulação em frequência, 145

Modulação por deslocamento de fase, 146

Modulação em amplitude e Teorema de Shannon, 146

Modulação, entrada digital de sinal e chaveamento por deslocamento, 146

Chaveamento por deslocamento de fase, 147

O deslocamento de fase e um diagrama de constelação, 148

Quadrature Amplitude Modulation (QAM), 150

Hardware do modem para modulação e demodulação, 151

Modems ópticos e de radiofrequência, 151

Modems de comunicação discada, 152

QAM aplicada à conexão discada, 152

Modems de conexão discada V.32 e V.32bis, 153

Resumo, 154

 

Capítulo 11 - Multiplexação e demultiplexação (canalização)

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CAPÍTULO 11

Multiplexação e demultiplexação

(canalização)

11.1

11.2

11.3

11.4

11.5

11.6

11.7

11.8

11.9

11.10

11.11

11.12

11.13

11.14

11.15

11.16

Introdução, 156

O conceito de multiplexação, 156

Os tipos básicos de multiplexação, 157

Multiplexação por divisão de frequência, 157

Uma faixa de frequências por canal, 160

FDM hierárquica, 161

Multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM), 162

Multiplexação por divisão de tempo (TDM), 162

TDM síncrono, 163

Enquadramento usado na versão do sistema telefônico TDM, 163

TDM hierárquica, 164

O problema com a TDM síncrona: slots não preenchidos, 165

TDM estatística, 166

Multiplexação inversa, 166

Multiplexação por divisão de código, 167

Resumo, 169

11.1 Introdução

Os capítulos desta parte do livro abordam os fundamentos da comunicação de dados.

 

Capítulo 12 - Tecnologias de acesso e de interconexão

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CAPÍTULO 12

Tecnologias de acesso e de interconexão

12.1 Introdução, 171

12.2 Tecnologia de acesso à Internet: upstream e downstream, 172

12.3 Tecnologias de acesso de banda larga (broadband) e banda estreita

(narrowband), 172

12.4 A linha do assinante local (local loop) e a ISDN, 174

12.5 Tecnologias Digital Subscriber Line (DSL), 174

12.6 Características da linha do assinante (local loop) e adaptação, 175

12.7 A taxa de dados da ADSL, 176

12.8 Instalação ADSL e divisores (splitters), 177

12.9 Tecnologias de modem a cabo (cable modem), 177

12.10 A taxa de dados dos cable modems, 178

12.11 Instalação do cable modem, 179

12.12 Hybrid Fiber Coax, 179

12.13 Tecnologias de acesso que utilizam fibra óptica, 180

12.14 Terminologias de modems Head-End e Tail-End, 180

12.15 Tecnologias de acesso sem fio, 181

12.16 Conexões de alta capacidade no núcleo da Internet, 181

12.17 Terminação de circuito, DSU / CSU e NIU, 182

 

Capítulo 13 - Redes de área local: pacotes, quadros e topologias

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CAPÍTULO 13

Redes de área local: pacotes, quadros e topologias

13.1

13.2

13.3

13.4

13.5

13.6

13.7

13.8

13.9

13.10

13.11

13.12

13.13

13.14

Introdução, 191

Comutação de circuitos e comunicação analógica, 191

Comutação de pacotes, 193

Redes de pacotes de área local e de longo alcance, 194

Padrões para formato de pacotes e identificação, 195

O modelo IEEE 802 e seus padrões, 196

Redes ponto-a-ponto e acesso múltiplo, 197

Topologias de LAN, 198

Identificação de pacotes, demultiplexação, endereços MAC, 200

Endereços unicast, broadcast e multicast, 201

Broadcast, multicast e entrega eficiente com multi-ponto, 201

Quadros e enquadramento, 202

Byte e bit stuffing, 204

Resumo, 205

13.1 Introdução

A primeira parte do livro abrange aplicações de Internet e programação em redes. A segunda parte explora tópicos relacionados à comunicação de dados. Cada capítulo aborda um conceito fundamental, como a multiplexação, que é a base de todas as redes de computadores.

 

Capítulo 14 - A subcamada MAC do IEEE

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CAPÍTULO 14

A subcamada MAC do IEEE

14.1

14.2

14.3

14.4

14.5

14.6

14.7

Introdução, 207

Uma taxonomia de mecanismos para acesso compartilhado, 207

Alocação estática e dinâmica de canal, 207

Protocolos de canalização, 209

Protocolos de acesso controlado, 210

Protocolos de acesso randômico, 212

Resumo, 217

14.1 Introdução

Os capítulos desta parte do livro detalham as redes de comutação de pacotes. O capítulo anterior introduz o conceito de comutação de pacotes e define os seus dois principais tipos: WANs e LANs. Além disso, apresenta o modelo de padronização do IEEE e explica que o IEEE divide a camada 2 em duas subcamadas.

Este capítulo continua a discussão examinando a subcamada MAC do IEEE. Ele explica os protocolos de acesso múltiplo, a alocação estática e a dinâmica de canal.

Outros capítulos desta parte discutem tecnologias específicas de redes que utilizam os mecanismos de acesso explicados aqui.

 

Capítulo 15 - Tecnologias de LANs com fio (Ethernet e 802.3)

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CAPÍTULO 15

Tecnologias de LANs com fio

(Ethernet e 802.3)

15.1

15.2

15.3

15.4

15.5

15.6

15.7

15.8

15.9

15.10

15.11

15.12

15.13

15.14

Introdução, 219

A venerável Ethernet, 219

Formato de quadro Ethernet, 220

Campo tipo do quadro Ethernet e demultiplexação, 220

Versão IEEE da Ethernet (802.3), 221

Conexões LAN e interface de rede, 222

Evolução da Ethernet e cabos Thicknet, 222

Cabos Ethernet Thinnet, 223

Ethernet de par trançado e hubs, 223

Topologia física e lógica da Ethernet, 224

Cabeamento em um prédio de escritórios, 225

Taxa de transmissão das redes Ethernet e tipo de cabeamento, 225

Conectores e cabos para o par trançado, 227

Resumo, 228

15.1 Introdução

Os capítulos desta parte do livro descrevem as tecnologias de redes de comutação de pacotes. O Capítulo 13 apresenta o modelo IEEE 802 usado em LANs e a divisão da camada 2 nas subcamadas LLC e MAC. Também discute o esquema de endereçamento de 48 bits, que constitui uma parte significativa da subcamada MAC, foca a subcamada

 

Capítulo 16 - Tecnologias de redes sem fio

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CAPÍTULO 16

Tecnologias de redes sem fio

16.1

16.2

16.3

16.4

16.5

16.6

16.7

16.8

16.9

16.10

16.11

16.12

16.13

16.14

16.15

16.16

16.17

16.18

16.19

16.20

16.21

16.22

Introdução, 229

A taxonomia das redes sem fio, 229

Redes de área pessoal (PANs), 230

Bandas sem fio ISM usadas por LANs e PANs, 231

Tecnologias de LAN sem fio e Wi-Fi, 231

Técnicas de espalhamento espectral, 232

Outros padrões de LAN sem fio, 232

Arquitetura de LAN sem fio, 233

Sobreposição, associação e o formato do quadro 802.11, 234

Coordenação entre pontos de acesso, 235

Acesso com contenção e sem contenção, 236

Tecnologia sem fio MAN e WiMax, 237

Tecnologias e padrões PAN, 239

Outras tecnologias de comunicação a curta distância, 240

Tecnologias sem fio para WANs, 241

Microcélulas, 242

 

Capítulo 17 - Repetidores, bridges e comutadores

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CAPÍTULO 17

Repetidores, bridges e comutadores

17.1

17.2

17.3

17.4

17.5

17.6

17.7

17.8

17.9

17.10

17.11

17.12

17.13

Introdução, 252

Limitação de distância e projeto de LAN, 252

Extensões através de modems de fibra, 253

Repetidores, 253

Bridges e bridging, 254

Bridges que aprendem e filtragem de quadro, 255

Por que uma bridge funciona, 256

Árvore geradora mínima distribuída, 257

Comutação e comutadores de camada 3, 258

Comutadores VLAN, 260

Múltiplos comutadores e VLANs compartilhadas, 260

A importância da bridge, 262

Resumo, 262

17.1 Introdução

Capítulos anteriores descrevem topologias de LAN e esquemas de fiação. Uma LAN típica é projetada para atingir poucas centenas de metros, o que significa que a LAN trabalha bem dentro de um único edifício ou em um campus pequeno.

Este capítulo discute duas ideias-chave que têm revolucionado os mecanismos de

 

Capítulo 18 - Tecnologias WAN e roteamento dinâmico

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CAPÍTULO 18

Tecnologias WAN e roteamento dinâmico

18.1

18.2

18.3

18.4

18.5

18.6

18.7

18.8

18.9

18.10

18.11

18.12

18.13

18.14

18.15

Introdução, 265

Redes de longo alcance (WANs), 265

Arquitetura tradicional de WAN, 266

Formando uma WAN, 267

Paradigma store and forward, 268

Endereçamento em WAN, 269

Encaminhamento de próximo salto (next-hop), 270

Independência de origem, 272

Atualizações do roteamento dinâmico em uma WAN, 272

Rotas padrão, 274

Cálculo da tabela de encaminhamento, 275

Cálculo distribuído de rotas, 275

Caminhos mais curtos e pesos, 278

Problemas de roteamento, 280

Resumo, 281

18.1 Introdução

Os capítulos desta parte do livro descrevem uma variedade de tecnologias de comutação de pacotes com e sem fio. O capítulo anterior apresenta extensões LAN, bridging e comutação. Este capítulo considera a estrutura de uma única rede que se estende por uma área arbitrariamente grande. Ele descreve os componentes básicos usados para construir um sistema de comutação de pacotes e explica o conceito fundamental de roteamento. Além disso, apresenta os dois algoritmos básicos de roteamento e explica as vantagens de cada um. Um capítulo posterior estende a discussão sobre roteamento para a Internet e apresenta os protocolos de roteamento que os algoritmos descritos aqui utilizam.

 

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