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UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 1

Redes de Dados e Comunicações

Prof. Érico José Ferreira

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twitter: @ericonetorkut: Erico Jose Ferreira

Material disponível em http://www.ericonet.com.br

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Quem sou eu

●29 anos de atuação em TIC● Trabalho na Dataprev há 23 anos● Analista de TIC formado pela PUC-RJ● Professor universitário● Pós-Graduado em Redes e Telecom pela Universidade Salvador-BA● Mestrando em Engenharia Elétrica na UNB● Trabalho com software Livre desde 1994● Dentre outras atividades fui “tester” do debian-cdd-br, hoje BrDesktop● Atualmente gerencio a Unidade de Desenvolvimento de Software Livre na Dataprev



Referências Bibliográficas

• FOROUZAN, Behrouz A. , Comunicação de Dados e Redes de Computadores, 3ª ed. São Paulo: Bookman, 2008.

• TANENBAUM, A. , Redes de Computadores, Tradução da 4ª edição. Rio de Janeiro: Campus, 2003.

• KUROSE, James F. e ROSS, Keith W. Redes de Computadores e a Internet, 3ª ed. São Paulo: Pearson, 2007.



Sistema Genérico de Comunicações




• 1. Fonte: produz a informação na forma de símbolos (ex. 'A', 'B', 'C');

• 2. Destino: para quem a informação é dirigida;• 3. Codificador: transforma a informação para uma

forma que possa ser transmitida no• canal. (exemplo: caractere ‘A' para '0100 0001');• 4. Decodificador: recupera o símbolo original da

informação;• 5. Emissor: entrega um sinal de energia adequada ao

meio (modulador);




• 6. Meio: propaga a energia entregue pelo emissor até o receptor;

• 7. Receptor: retira a energia do meio e recupera o código transmitido (demodulador);

• 8. Ruído: fator inerente ao meio de comunicação;

• 9. Canal: transporta os símbolos e a informação associada da fonte ao destino.



Redes de Computadores

• Conjunto de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia.

• Interconexão existe quando pode haver troca de informações/compartilhamento de recursos.

• Interconexão pode ser feita com fios de cobre, fibras óticas, microondas, infravermelho e satélites de comunicação.

• Cada meio tem vantagens e desvantagens (custo, alcance, facilidade de instalação, etc.).

• Existem redes em muitos tamanhos, modelos e formas.



Contexto Corporativo

• Globalização, computadores e facilidades de comunicação de dados, estão transformando o modo de condução das pessoas e das empresas.

• Facilidade de acesso à informação, integração e conectividade são elementos que geram vantagem competitiva e consequente sucesso empresarial.



Contexto Corporativo

• Três forças diferentes têm controlado a arquitetura e a evolução das facilidades de comunicação de dados e redes:Crescimento do tráfego;Desenvolvimento de novos serviços;Avanços tecnológicos.



Tendências Tecnológicas

• Busca pelo mais rápido e mais barato computadores mais poderosos, links de alta velocidade (fibra ótica, Gb Ethernet, etc.)

• Redes atuais mais “inteligentes” QoS e serviços personalizáveis em gerência e segurança.

• Conceitos da internet e serviços Web migraram para dentro das empresas através das intranets e extranets.

• Mobilidade correio de voz, celulares, correio eletrônico, portais internet, redes wireless.



Usos de Redes de Computadores

• Aplicações: vistas pelos usuários finais. Convergência de dados, voz, imagens e vídeos.

• Serviços: rede de informações em termos dos serviços que ela oferece para suportar as aplicações.

• Gerenciamento: rede como provedor de serviços. Incluem controle e disponibilidade, autenticação, gerenciamento de capacidade, QoS, etc.

• Infra-Estrutura: enlaces de comunicação, LANs, WANs e conexões com a internet.



Usos de Redes de Computadores

• Necessidades das Empresas

Maior valor para a empresa

Aplicações

Serviços

Gerencia mento

Infra

Convergência voltada para a empresa



Motivações para uso de redes

• Compartilhamento de recursos: significa a disponibilidade para qualquer usuário de programas, dados, dispositivos físicos, independente de sua localização geográfica.




• Confiabilidade: é o grau no qual um sistema pode tolerar:Defeitos: físicos ou algoritmos que podem gerar

errosErros: itens de informação que quando processados

por algoritmos normais do sistema produzem falhasFalhas: eventos para os quais as especificações do

sistema são violadas




• Disponibilidade: é a probabilidade de um sistema estar em funcionamento, mesmo que degradado, a despeito de falhas, a qualquer instante




• Extensibilidade:é a capacidade de sistemas serem facilmente adaptados a novos ambientes e necessidades e terem o porte alterado sem interrupção de seu funcionamento. Também chamado de crescimento incremental.

• Desempenho: definido mais frequentemente em termos de vazão e tempo de resposta




• Meio de comunicação: é usado no lugar de telefonemas, cartas, documentos, fax, etc.

• Treinamento à distância

• Custo do hardware: estações de trabalho PC x mainframes

• Motivações econômicas e tecnológicas




• Acesso a informação remotaInstituições financeiras, home shopping, jornais e

outros periódicos, biblioteca, WebInteração pessoa com banco de dados/servidorEducação à distância




• Comunicação entre pessoasE-mail, videoconferência, newsgroups

• Entretenimento interativoVídeo sob demanda, televisão interativa, jogos


Redes de Dados e Comunicações Questões sociais no uso de redes de computadores

• Problemas sociais, éticos e políticos• Disponibilização de material ofensivo.

Como tratar ?

• Responsabilidade das operadoras.Quais são ?

• Direitos de empregados e empregador.Até onde vai o limite ?

• Uso em juízo de informação enviada/recebida através da rede



Evolução das Redes

• SneakernetPartilha de dados através de disquetes.Cada vez que um arquivo era modificado, tinha de

ser novamente distribuído.Torna-se difícil a gestão de versões.Pouco eficiente.




• Redes Pessoais (PAN – Personal Area Network)Redes de curtíssima distância (30-50m)Permite a interconexão de dispositivos de uso pessoal:

notebook, celular, fones de ouvido, MP4 Player, etc.Cada vez mais comuns nos dias de hojeNormalmente faz uso de tecnologia de transmissão

Bluetooth ou RF.




• Redes Locais (LAN – Local Area Network)Foram criadas normas para redes que permitiam a

interligação de computadores.Permitiu que o equipamento de rede de vários fabricantes fosse

compatível.

Permite a interligação de meios informáticos (computadores, impressoras, etc.).

Distâncias relativamente curtas.Cada Rede Local pode ser vista como uma ilha.À medida que as necessidades de comunicação subiam

tornou-se óbvio que as Redes Locais não eram suficientes.




• Redes Metropolitanas e Redes GlobaisRedes Metropolitanas (MAN – Metropolitan Area

Network)interligam Redes Locais ao nível de uma cidade

Redes Globais (WAN – Wide Area Network)interligam Redes Locais a uma escala planetária.




• Redes Sem Fio (wireless)Utilizam ondas de rádioMeio físico é o ar ou o espaçoAs ondas de rádio estão na faixa das microondas e

para este tipo de freqüência existem dois elementos importantes:as torres de retransmissão.comunicação via satélite.



Protocolos de Redes

• Conjuntos de protocolos (protocol suites) são coleções de regras que permitem a comunicação de um host para outro através da rede.

• Um protocolo é uma descrição formal de um conjunto de regras e convenções que definem um aspecto particular do modo como os dispositivos se comunicam numa rede.

• Os protocolos definem o formato, temporização, seqüência e controle de erros numa comunicação de dados.

• Sem os protocolos, um computador não pode reconstruir o fluxo de bits que recebe de outro computador no seu formato original.



Protocolos de Redes

• Os protocolos controlam todos os aspectos da comunicação:como é construída a rede física;como os computadores são ligados à rede;como é formatada a informação;como é enviada a informação;como lidar com os erros.



Protocolos de Redes

• Os protocolos são criados e mantidos por organizações e comités: Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)American National Standards Institute (ANSI)Telecommunications Industry Association (TIA)Electronic Industries Alliance (EIA) International Telecommunications Union (ITU)

anteriormente conhecido como Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique (CCITT).



Arquitetura de Redes


Redes de Dados e Comunicações Arquitetura de Redes

• Decomposição em Camadas:Para dois sistemas comunicarem entre si é necessário

que partilhem um conjunto comum de regras.Este conjunto de regras é complexo para ser

compreendido como um todo.A solução é a divisão num conjunto de peças individuais

de tamanho compreensível e manuseável.Esta partição é feita em funções individuais.Permite a adição e a atualização de funções sem que

para isso se desestabilize todo o conjunto de regras


Redes de Dados e ComunicaçõesArquitetura de Redes

• Decomposição em Camadas: O propósito de cada camada é oferecer serviços às

camadas superiores, “escondendo” a forma como esses serviços são implementados.

O número n de camadas difere de um tipo de rede para outro.

A camada n de uma máquina conversa com a camada n de outra máquina.

As regras estabelecidas para essa conversa são chamadas de protocolo da camada n.



• Comunicação direta (horizontal) entre entidades pares é virtual e executada através do protocolo da camada n

• Comunicação real (vertical) é feita entre entidades na mesma hierarquia

• Comunicação entre máquinas ocorre efetivamente na camada mais baixa através de um meio físico

• A abstração da comunicação entre entidades pares é fundamental no projeto de rede



• Existe uma interface entre camadas adjacentes• A interface define as operações primitivas e serviços

da camada n para as camadas superiores• A interface tem um papel importante no projeto de

redesEste é um problema geral de engenharia de

software



• Detalhes de implementação e especificação de interfaces não fazem parte da arquiteturaNota: não confundir interface com serviços

• Pilha de protocolos (protocol stack): protocolos usados em cada camada (um por camada) em um sistema



O conjunto de protocolos e camadas é chamado Arquitetura de Redes

Máquina 1 Máquina 2



• Exemplo de comunicação multi-nívelBrasil França

Português Francês

Tradutor 1 Português/Inglês

Tradutor 2Inglês/Francês

Mensageiro 1 Mensageiro 2

Estou projetando um novo componente eletrônico

I’m designing a new chip

e-mail

Je conçois une nouvelle pièce électronique

Pesquisador 1 Pesquisador 2



• Questões de Projetos Relacionadas com as CamadasEndereçamento de entidades:

É necessário um mecanismo para identificar entidades (máquinas, processos, aplicações, etc.) transmissoras e receptoras

Existe a questão da comunicação ponto-a-ponto X um-para-vários (comunicação em grupo)



• Questões de Projetos Relacionadas com as CamadasRegras para transferência de dados:

Direção da comunicação: Simplex: dados transmitidos em uma direção Half-duplex: nas duas direções mas não simultaneamente Full-duplex: nas duas direções simultaneamente

Número de canais lógicos associados a conexão e suas prioridades

Exemplo: dois canais – um para dados normais e outro para dados urgentes



• Questões de Projetos Relacionadas com as CamadasControle de erro:

É responsável pela detecção e correção de erros físicosAs entidades pares devem concordar no mecanismo

usado para detectar e corrigir errosRX deve usar um mecanismo para indicar ao TX

mensagens recebidas corretamente ou não



• Questões de Projetos Relacionadas com as CamadasSeqüenciamento de mensagens:

Problema: nem todos os canais de comunicação preservam a ordem em que as mensagens foram transmitidas

O protocolo deve prover um mecanismo para o RX reconstituir a informação original. Exemplo: número de seqüência

Problema decorrente: o que fazer com informações que chegam fora de ordem



• Questões de Projetos Relacionadas com as CamadasControle de fluxo:

Problema: como evitar que o TX envie dados acima da capacidade de processamento do RX – ocorre em todas as camadas

Existem várias soluções. Exemplo: Enviar o estado corrente do RX para o TX diretamente ou não

Permitir ao TX enviar dados dentro de certas taxas



• Questões de Projetos Relacionadas com as CamadasTamanho de mensagens:

Problema: transmissão e tratamento de mensagens arbitrariamente longas

Mensagens são normalmente divididas, transmitidas e reconstituídas no destino

Problema relacionado: transmissão de mensagens pequenas demais o que torna o processo ineficiente

A solução é agrupar mensagens para o mesmo endereço em uma mensagem maior, e desmembrá-la no destino



• Questões de Projetos Relacionadas com as CamadasMultiplexação de conexões:

Problema: num protocolo orientado a conexão pode ser caro ou inconveniente estabelecer conexões entre todas as entidades pares

Uma conexão pode ser compartilhada por várias entidades pares não relacionadas, desde que isso seja feito de forma transparente

É comum na camada física



• Questões de Projetos Relacionadas com as CamadasRoteamento:

É necessário quando existem múltiplos caminhos entre origem e destino

Pode ser feito em dois ou mais níveis. Por exemplo, primeiro uma decisão de alto nível e depois em função do tráfego



Modelos de Referência

• O que são?Propostas concretas de arquiteturas de rede

• Existem várias propostas:Modelo de referência OSI/ISOArquitetura TCP/IPIEEE 802Padrão ATMWAP, Bluetooth, ...



Modelos de Referência

• Duas arquiteturas de rede importantes:Modelo OSI–Open Systems Interconnection da

ISOModelo OSI não é uma arquitetura em si porque não

especifica serviços e protocolos em cada nívelISO especificou separadamente padrões de protocolos

para cada nível

• TCP/IP



O Modelo de Referência OSI




• Camada FísicaResponsável pela transmissão física de bits no canal de

comunicação

• Questões:Tensão para representar 1's e 0's“Tempo de duração” de um bitRegras para transferência de dadosRegras para estabelecer e terminar uma conexãoPadrões mecânicos, elétricos e procedimentais da parte

física




• Camada de EnlaceUnidade de informação é chamada de quadro

(frame)Responsável por prover uma linha de transmissão

sem erros para a camada de redeTrata de quadros recebidos incorretamente,

perdidos ou duplicadosUsa quadros de confirmação (positiva e negativa)

para indicar recebimento correto ou não de quadros de dados




• Camada de EnlaceDiferentes tipos de serviços podem ser oferecidosNormalmente o mecanismo de controle de fluxo é

integrado com o controle de erroRedes tipo difusão devem implementar um

mecanismo de controle de acesso ao meio




• Camada de Enlace – ServiçosEnquadramento e acesso ao enlace:

encapsula datagrama num quadro incluindo cabeçalho e cauda, implementa acesso ao canal se meio for compartilhado, ‘endereços físicos’ são usados em cabeçalhos de quadros para

identificar origem e destino de quadros em enlaces multiponto

Entrega confiável: Pouco usada em fibra óptica, cabo coaxial e alguns tipos de pares

trançados devido a taxas de erro de bit muito baixas. Usada em enlaces de rádio, onde a meta é reduzir erros evitando

assim a retransmissão fim a fim.




• Camada de Enlace – Serviços Controle de Fluxo:

compatibilizar taxas de produção e consumo de quadros entre remetentes e receptores

Detecção de Erros: erros são causados por atenuação do sinal e por ruído receptor detecta presença de erros receptor sinaliza ao remetente para retransmissão, ou simplesmente

descarta o quadro em erro Correção de Erros:

mecanismo que permite que o receptor localize e corrija o erro sem precisar da retransmissão




• Camada de RedeResponsável pela operação da sub-rede de

comunicaçãoDuas questões importantes desta camada:

RoteamentoControle de Fluxo

• Outras funções:ContabilidadeInterconexão entre redes diferentes




• Camada de TransporteResponsável pelo transporte fim-a-fim dos dados entre

origem e destinoDependendo do tráfego a ser transportado pode fazer

multiplexação ou divisão de conexões das entidades de transporte

Oferece diferentes tipos de serviço para a camada de sessão:Conexão ponto-a-ponto confiável que garante a ordem de

transmissão das mensagensDifusão de mensagens




• Camada de TransporteOutras funções:

Mecanismo de identificação de mensagensControle de fluxo




• Camada de SessãoResponsável por estabelecer sessões entre usuários

em máquinas diferentesOutras funções:

Controle de diálogoGerenciamento de tokensSincronização




• Camada de ApresentaçãoTrata da sintaxe e semântica da informação

transmitidaPor exemplo, codificação dos dadosNotação ASN-1 (Abstract Syntax Notation)




• Camada de AplicaçãoContém vários protocolos comumente usados por

usuáriosPor exemplo, protocolos da 1a geração: ftp, telnet,

email




• Transmissão de dados




• Críticas ao ModeloExpectativa no final da década de 80:

Modelo OSI e seus protocolos iriam ser a arquitetura de rede predominante

Expectativa não se concretizou por problemas de:Momento da disponibilização dos padrõesTecnologiaImplementaçõesPolítica




• Momento da disponibilização dos padrõesProtocolos TCP/IP já eram muito utilizados pelo

meio acadêmico quando os protocolos OSI apareceram




• Problema da TecnologiaModelo e protocolos têm falhas de projetoPor exemplo, problemas com as camadas:

Enlace e rede: possuem muitas funções o que levou a serem divididas em sub-camadas

Sessão: pouca utilidade na maior parte das aplicaçõesApresentação: quase sem função




• Problema da TecnologiaRazão principal para ter sete camadas:

Produzir um modelo de referência similar ao SNA (Systems Network Architecture) da IBM que tem sete camadas.

No final da década de 70, havia um medo que a IBM pudesse dominar o mercado com o modelo SNA

Protocolos complexos e de difícil compreensão




• Problema da TecnologiaAlgumas funções como endereçamento, controle de

fluxo e controle de erro reaparecem em cada camadaNão é claro onde certas funções devem se encaixar:

Terminal virtual: passou da camada de apresentação para aplicação

Segurança de dados, criptografia e gerência de rede: não houve acordo onde deveria entrar




• Problema da TecnologiaIgnorou serviços sem conexão apesar da maior

parte das redes locais funcionar dessa formaModelo é dominado por características de

comunicações que não são apropriadas paraA forma como computadores e softwares

trabalham. Exemplo:Indication x Receive




• Problema das ImplementaçõesPrimeiras implementações eram de qualidade ruimA imagem não mudou quando os produtos

melhoraram de fatoEspiral decrescente

Primeiras implementações do TCP/IP eram de boa qualidade e grátis e faziam parte do UNIX de BerkeleyEspiral crescente




• Problema da PolíticaVisão que predominou na década de 80:

O modelo OSI é o melhor e deve ser usado por todos

Forte suporte da comunidade européia e depois da americana

Poucos esforços têm sido feitos hoje


Redes de Dados e ComunicaçõesO Modelo de Referência TCP/IP

• Surgiu com a ARPANET• Camada Inter-rede (Internet)

– Serviço de Comutação de Pacotes Não Orientado a Conexões: habilidade de sobreviver a falhas no hardware da sub-rede

– Protocolo IP

• Nível TCP– TCP: Orientado a conexões confiável

– UDP: Não Orientado a Conexões não confiável



– Serviços Orientados a Conexões • Objetos são enviados de uma extremidade e

recebidas em outra na mesma ordem• Transferência de arquivos

– Serviços Não-Orientados a Conexões• Cada mensagem carrega o endereço de destino• Datagramas (Pacotes)



O Modelo de Referência TCP/IP

• Comunicação em Camadas – O Modelo TCP/IP

•Foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD).•É uma norma aberta.•É o conjunto de normas utilizado na Internet.•Apesar de alguns níveis terem a mesma designação no modelo OSI, os níveis no dois modelos não correspondem exatamente.




• Comunicação em Camadas – Encapsulamento de dados

Quadro




• Comunicação em Camadas – OSI x TCP/IP


Redes de Dados e ComunicaçõesOSI x TCP/IP

• 1º O Modelo– Bem geral– Houve a necessidade de

criar subcamadas

• Camada de Rede– Orientada e Não Orientada

a Conexões

• Camada de Transporte– Orientada a Conexões

• 1º Os Protocolos– Bem específicos– Não descrevem bem redes

diferentes

• Camada de Rede– Não Orientada a Conexões

• Camada de Transporte– Orientada e Não Orientada

a Conexões




• Comunicação em Camadas – Protocolos TCP/IP



• Hosts se comunicando numa LAN



A Camada Física

• Os meios físicos de transmissão servem para levar a informação da origem ao destino no processo de comunicação de dados, determinando a quantidade de informação que pode ser transmitida em certo intervalo de tempo e também a distância máxima que a informação pode percorrer na rede sem repetidores.



A Camada Física

• A quantidade de informação está relacionada diretamente com a freqüência dos sinais elétricos codificados, e quanto maior a freqüência, maior é a atenuação e a distorção dos sinais.

• A atenuação é uma perda de potência devido à dissipação dos sinais no meio, e a distorção é uma deformação na forma de onda devido à diferença de velocidade com que se propagam as diferentes componentes de freqüência do sinal original.

• Se estes fatores ultrapassarem certos limites, o sinal é irrecuperável no receptor, provocando perda de informação na transmissão.



A Camada Física

• Existem vários protocolos (regras) para efetuar a comunicação utilizando como suporte os meios físicos. Vamos ver as particularidades de cada um dos mais utilizados atualmente.

• As principais particularidades abordadas são as seguintes:custo; banda passante (ou velocidade máxima); imunidade a ruído e confiabilidade; limitação geográfica devido à atenuação característica do

meio.



A Camada Física

• Estas particularidades são muito importantes para a escolha do meio de transmissão adequado à determinada aplicação, além de influenciar no custo do sistema.



A Camada Física

• Os meios físicos abordados são os seguintes:meio magnéticopar trançadocabo coaxial,fibra óticavácuo (ondas de rádio)



Meio Magnético

• Uma das formas mais comuns para transportar dados de um ponto a outro. Consiste em gravar as informações em um disquete, fita magnética, CD, etc. e colocar a bordo de um carro ou outro meio de transporte, levar para o outro ponto e recuperar lá as informações, sem a necessidade de um canal de transmissão de dados entre os pontos fonte e destino.

Só para memorizar : Transmissão “molequelá”



Meio Magnético

• Normalmente esta não é a solução mais rápida e eficiente para a transmissão, pois existem muitas aplicações que não suportam este tipo de comunicação (imagine o sistema bancário baseado neste tipo de comunicação).


Redes de Dados e ComunicaçõesPar de Fios ou UTP – Unshielded Twisted Pair

• O par trançado é a mais antiga e também a mais popular forma de meio físico para transmissão de dados. Normalmente os dois fios são trançados para reduzir a interferência elétrica entre pares próximos (dois fios em paralelo constituem uma antena simples, enquanto que um par trançado não).



• Os pares de fios trançados foram padronizados pela EIA (Electronics Industries Association), e pela TIA (Telecommunications Industry Association), que determinaram uma divisão em graduações.

• De acordo com esse padrão, quanto mais elevado o número do grau, menor a atenuação do cabo e mais tranças ele tem por metro, melhorando sua característica de interferência entre pares próximos.

• Nos cabos categorias 3, 4 e 5, o número mínimo é de 9 tranças por metro, e estas nunca podem repetir o mesmo padrão de trança no cabo (entre pares), reduzindo o fenômeno de linha cruzada.



• O par trançado é largamente utilizado devido a certos fatores, entre eles pode-se citar o preço baixo e seu uso disseminado no sistema telefônico.

• O principal problema deste tipo de meio físico é sua suscetibilidade a influências externas, como por exemplo, raios, descargas elétricas e campos magnéticos (como o gerado por motores), causando ruídos e perda de informação.

• Além disso, o par trançado sofre problemas de atenuação (que é maior à medida que aumenta a freqüência da transmissão), necessitando de repetidores para distâncias acima de alguns quilômetros.



• Esses fatores citados são diminuídos em pares trançados de mais alta qualidade, que possuem um cabo melhor e um enrolamento mais acentuado, evitando maiores interferências.

• Um cabo de par trançado não blindado categoria 5 possui uma fina camada metálica envolvendo-o, evitando ainda mais a interferência eletromagnética e atingindo maiores velocidades.



Cabo UTP blindado (acima) e UTP com dupla blindagem (abaixo)



Categoria para cabos UTP da EIA/TIA.


Redes de Dados e ComunicaçõesCabo STP (Shielded Twisted Pair)

• Existem ainda os pares trançados blindados, que possuem uma blindagem envolvendo cada par trançado dentro do cabo. Este tipo de cabo é confeccionado industrialmente com impedância característica de 150 ohms, podendo alcançar freqüências de 300 MHz em 100m de cabo.



Cabo STP (Shielded Twisted Pair)

Cabo STP



Cabo STP (Shielded Twisted Pair)



Cabo Coaxial

• O cabo coaxial é constituído de um condutor interno circundado por uma malha condutora externa, tendo entre ambos um dielétrico que os separa.

• O cabo coaxial, ao contrário do par trançado, mantém uma capacitância constante e baixa, teoricamente independente do comprimento do cabo.

• Esse fator faz com que os cabos coaxiais possam suportar velocidades mais elevadas que o par trançado.



Cabo Coaxial

• Existem dois tipos de cabo coaxial:

coaxial de 50 ohms: usado para transmissão digital em banda básica, como, por exemplo, o Ethernet.

coaxial de 75 ohms: utilizado tipicamente para TV a cabo e redes de banda larga.



Cabo Coaxial

• A forma de construção do cabo coaxial (com a blindagem externa) proporciona uma alta imunidade a ruído.• Sua geometria permite uma banda passante de 60 kHz a 450 MHz.• Sua velocidade de transmissão pode chegar a 10 Mbps em distâncias de um quilômetro.• Maiores velocidades podem ser obtidas com cabos mais curtos.



Cabo Coaxial

• Um problema em relação ao cabo coaxial é o que sua topologia inerente é barra, herdando seus problemas.

• É por este motivo que analistas de mercado dizem que o cabo coaxial está condenado em transmissão digital, pois o par trançado pode fazer tudo o que o cabo coaxial faz e com custo menor.



Fibra Ótica

• A fibra ótica, apesar de possuir um custo mais elevado que os outros tipos de meios físicos, tem várias vantagens, como, por exemplo:Baixo índice de atenuação do sinal;Leves, flexíveis e pouco volumosas;Baixa influência de ruídos externos, provocando

uma transmissão mais confiável;Grande velocidade de transmissão de dados.



Fibra Ótica

• Como desvantagens, pode-se citar o custo das interfaces eletro-ópticas, a dificuldade de efetuar multiponto e as perdas nas terminações.

• Um sistema de fibra ótica possui três componentes principais:meio de transmissãotransmissorreceptor.



Fibra Ótica

• O meio de transmissão mais utilizado é a sílica.• Outros meios podem ser utilizados, como a fibra de

vidro e o plástico.

• O plástico é mais barato, mas possui taxas de atenuação mais elevadas.

• Ao redor do filamento (núcleo), existem outras substâncias de menor índice de refração, que fazem com que os raios sejam refletidos internamente, minimizando assim as perdas na transmissão.



Fibra Ótica

• O transmissor pode ser um LED (Light Emitting Diode - diodo emissor de luz) ou um diodo laser.

• Ambos emitem luz quando recebem um pulso elétrico.

• O receptor é um fotodiodo, que gera um pulso elétrico quando uma luz incide sobre ele.



Fibra Ótica

Tipos de Fibra Óptica



Fibra Ótica

• Fibras monomodo requerem diodos a laser (mais caros) para enviar a luz ao invés dos LEDs (baratos) utilizados em fibras multimodo, mas são mais eficientes e podem atingir maiores distâncias.

• A idéia é que o diâmetro do núcleo seja tão pequeno que apenas um raio de luz seja transmitido.



Ondas de Rádio

• Meio físico é o ar ou o espaço

• As ondas de rádio estão na faixa das microondas e para este tipo de freqüência existem dois elementos importantes:as torres de retransmissãocomunicação via satélite.



Ondas de Rádio

• A comunicação via torres de retransmissão necessita visibilidade entre as torres, pois as microondas percorrem uma linha reta, sem acompanhar a curvatura do globo terrestre.

• Um satélite de comunicações pode ser imaginado como um grande repetidor de microondas no céu.

• Existem satélites síncronos (ou geoestacionários) e assíncronos.

• Os satélites síncronos acompanham a trajetória da terra, ficando sobre a linha do equador a 36.000 km de altitude.



Ondas de Rádio

• Um problema com a transmissão via satélite são os atrasos na conexão fim a fim.

• Um atraso típico de satélite é de 250 a 300 ms.• A título de comparação, links terrestres de microondas tem um atraso de

propagação de aproximadamente 4 μs/km e cabo coaxial tem um atraso de aproximadamente 5 μs/km.

• Uma informação interessante sobre satélites é que o custo para transmitir uma mensagem é independente da distância percorrida.

• O custo de transmitir uma mensagem através do oceano em um link intercontinental é o mesmo que para transmitir a mensagem para o outro lado da rua.

• A transmissão é broadcast, ou seja, não possui um destinatário específico.• Qualquer antena direcionada adequadamente pode receber a informação.• Isto faz com que algumas emissoras enviem mensagens criptografadas

(codificadas), para evitar a recepção por pessoas não autorizadas.



Ondas de Rádio



Base Teórica para Comunicação de Dados

• DefiniçõesPeríodo (T)Freqüência (f)AmplitudeFaseComprimento de onda (λ)Domínios

• do tempo

• da freqüência



A Onda



Exemplos de Sinais Periódicos



A Onda

• Da análise das ondas anteriores, vê-se que podemos variar três componentes da onda para imprimir uma informação na portadora. Assim, variando amplitude, freqüência ou fase podemos "modular" a onda de acordo com a variação da onda moduladora (que contém a informação). Amplitude: a altura de uma onda Freqüência: número de ciclos da onda por segundo (Hz = ciclos / s) Fase: Posição instantânea da onda, em graus.

• Ainda na mesma onda, pode-se definir comprimento de onda (λ), que significa a distância mínima que o ciclo se repete (em metros), e T, que é o período da onda, ou o tempo que leva para a onda efetuar um ciclo (em segundos).



A Onda

Relações entre freqüência e comprimento de ondas eletromagnéticas.



Sinais com Banda Passante Limitada

• MedidasFreqüência Hertz (Hz)Amplitude Volts (V)baud (número de mudanças por segundo)Transmitir um caractere de 8 bits num canal de b bps

o o tempo necessário é de 8/b sec

o a freqüência da primeira harmônica é b/8 Hz

• Canal de voza freqüência de corte é 3 kHzTransmitir 8 bits implica em 3000/(b/8) harmônicas



Largura de Banda

• A largura de banda de um canal de comunicação é a diferença entre a maior e a menor freqüência que pode ser utilizada por este canal.

• Esta limitação pode ser física (devido ao tipo de meio físico utilizado) ou imposta através de filtros (como no canal telefônico).



Largura de Banda

• Como exemplo de limitação de largura de banda imposta, temos o canal telefônico, que tem uma largura de banda de 4 KHz.

• Qualquer sinal acima disto é filtrado e descartado da transmissão.

• Isto é necessário no sistema telefônico devido ao fato da companhia telefônica utilizar as mesmas linhas para transmitir mais de uma ligação telefônica simultaneamente, através da multiplexação por divisão de freqüência.

• Multiplexar é utilizar a mesma linha física para transmitir vários canais



Largura de Banda

• Praticamente todo o espectro de freqüência está dividido em bandas, reservado para rádio AM, rádio FM, polícia, satélite, faixa do cidadão, televisão, e assim por diante.

• A figura a seguir mostra uma parte do espectro de freqüências e as tabelas a seguir mostram alguns exemplos de utilização do espectro.

• A tabela de freqüências é padronizada no Brasil pela Anatel.



Largura de Banda


Redes de Dados e ComunicaçõesLargura de Banda em Centrais Públicas de Telefonia

• Os sinais de voz que partem do ser humano são analógicos e sonoros, ou seja, o ar é empurrado com mais ou menos intensidade, um determinado número de vezes por segundo, gerando uma onda que se propaga.

• Quando atinge um ouvido, este decodifica as ondas sonoras e as transforma em percepções ao cérebro, que identifica um padrão e monta uma mensagem.


Redes de Dados e Comunicações Largura de Banda em Centrais Públicas de Telefonia

• A freqüência da voz humana, ou seja, o número de vezes por segundo que o ar é empurrado, é dada pelas cordas vocais, gerando um som mais agudo (de maior freqüência), ou mais grave (de menor freqüência).

• Normalmente, o ser humano consegue emitir sinais sonoros aproximadamente entre 100 Hz e 8.000 Hz (8KHz).

• Um ouvido humano perfeito consegue captar aproximadamente de 16 Hz a 18.000 Hz.



• Entretanto, numa conversação normal, geralmente não se passa de 3KHz.

• Assim, visando utilizar melhor o canal, criou-se uma largura de banda de 4KHz para canais de telefonia, que é o que utilizamos atualmente em nossas ligações.

• O motivo básico para isso é que o sistema de telefonia utiliza os canais de forma multiplexada, necessitando alocar uma determinada largura de banda para cada canal de voz



• Em testes práticos, julgou-se que a faixa de freqüências entre 300Hz e 3400Hz permitia uma conversação normal.

• Desta forma, utiliza-se filtros eletrônicos para cortar sinais com freqüências acima disto.

• O valor de 4KHz é utilizado como uma tolerância para evitar interferências entre canais multiplexados lado a lado.

• A figura a seguir ilustra isso.



• Isso foi feito para conseguir mais ligações entre centrais públicas utilizando o mesmo meio físico, que é o princípio da multiplexação.



• Foi criada uma limitação de 4KHz nos canais de telefonia, a fim de poder multiplexar mais canais nas comunicações entre centrais públicas diferentes, gerando economia e dando uma resposta satisfatória ao usuário.

• Caso você esteja assistindo ao vivo uma orquestra sinfônica e queira telefonar a uma pessoa para ela escutar como estão bonitas as músicas, tenha certeza que o seu interlocutor não vai conseguir perceber o que você está ouvindo, pois o som estará limitado em menos de 4KHz.

• Instrumentos como o piano trabalham normalmente entre 20Hz a 7KHz (chegando a 18KHz), e o violino vai de 200Hz a 10KHz (chegando a 20KHz).



Características da Transmissão

• A direção do fluxo de dados pode ser do tipo simplex, half-duplex ou full-duplex;

• Pode-se ter transmissão digital ou analógica;

• A transmissão pode ser serial (síncrona e assíncrona) ou paralela;

• Largura de banda

• Pode-se transmitir um sinal em banda base ou com modulação.



Direção do Fluxo de Dados

• Canais SimplexA informação é transmitida em uma única direção,

ou seja, somente do transmissor para o receptor.Um exemplo deste tipo de transmissão é a

comunicação entre um computador e uma impressora.

Neste caso, a impressora somente recebe a informação e o computador somente envia os dados.




• Canais Simplex




• Canais Half-DuplexA informação é transmitida em ambos os sentidos, de

modo alternado, ou seja, em um determinado instante a informação só vai ou só vem, a fim de evitar conflitos na linha de dados.

Um exemplo de comunicação half-duplex é entre duas pessoas utilizando um canal de rádio tipo PX.

Quando uma pessoa fala a outra deve escutar.Quando a primeira pessoa termina de falar, diz "câmbio" e

libera o canal para a outra pessoa, que pode então utilizar o canal.




• Canais Half-Duplex




• Full-DuplexA informação é transmitida em ambos os sentidos

de modo simultâneo.Normalmente é uma transmissão a 4 fios, ou seja,

dois pares de fios.Entretanto, existe uma forma de utilizar transmissão

full-duplex a dois fios, alocando parte da largura de banda para a comunicação A->B e a outra parte para a comunicação B->A.




• Full-Duplex



Transmissão Analógica e Digital

• Transmissão AnalógicaNa transmissão analógica, os sinais elétricos

variam continuamente entre todos os valores possíveis, permitidos pelo meio físico de transmissão.



Transmissão Analógica



Transmissão Analógica

• VANTAGENS: precisa de uma pequena largura de banda para transmitir o sinal.

• DESVANTAGENS: quando necessita repetidor, o repetidor amplifica também o ruído.

• Vale lembrar que QUALQUER SINAL que trafegue sobre um meio wireless é, obrigatoriamente, analógico.



Transmissão Digital

• Na transmissão digital, envia-se uma série de sinais, que tem apenas dois valores ou uma gama discreta de valores, e correspondem à informação que se deseja transmitir.




• VANTAGENS:Quando necessita repetidor, há uma regeneração do sinal,

pois ele é digital e pode ser totalmente recuperado, eliminando completamente o ruído até aquele ponto da transmissão.

Os avanços da microeletrônica estão permitindo circuitos digitais a preços cada vez mais baixos.

Circuitos analógicos são muito caros e pouco próprios para integração e produção em larga escala.

Em comunicação digital pode-se integrar facilmente voz, dados e imagem num mesmo tronco de comunicação, já que tudo é representado por bits.

Os sinais analógicos são de difícil encriptação.




• VantagensOs sistemas de comunicação nacionais e internacionais são

cada vez mais baseados em troncos de fibra ótica, que estão totalmente estruturados em comunicação digital.

A comunicação ótica (projetada para ser a tecnologia do futuro), é projetada para comunicação digital.

Consegue-se transmitir muito mais informação em sinais digitais

As funções de roteamento, comutação, armazenamento e controle, próprias de um sistema de comunicação, são mais facilmente realizadas pelos sistemas digitais (computadores e centrais de programa armazenado – CPAs, roteadores, etc.




• Desvantagens

como o sinal é digital (onda quadrada), precisa de uma grande largura de banda para executar a transmissão.



Transmissão em Banda Base

• A transmissão de um sinal em banda base consiste em enviar o sinal de forma digital através da linha, ou seja, enviar os bits conforme a necessidade, de acordo com um padrão digital, como por exemplo a codificação manchester, utilizada em redes locais.

• A transmissão digital pode ser unipolarizada ou bipolarizada.




• Uma característica da transmissão digital é que ocupa uma alta largura de banda, como foi visto na análise de sinais e transformada de Fourier.

• Assim, a transmissão banda base é muito usada quando tem-se largura de banda disponível, tipo com LPCDs.



Transmissão Banda Base em Linhas Telefônicas

• As linhas telefônicas possuem uma limitação de 4KHz na sua largura de banda.

• Como fazer para transmitir os dados através destas linhas?

• Transmissão com modulação, cujo objetivo é transformar o sinal digital a ser enviado em um sinal analógico dentro da faixa de 4KHz, transmitir este sinal através da linha telefônica e remontar o sinal no seu destino.

• O equipamento que faz esta tarefa é conhecido como modem,que é a contração da palavra modulador e demodulador.



Transmissão Banda Base em Linhas Telefônicas

Modem

Modem



Transmissão com Modulação

• Modulação é a variação das características de uma onda (denominada portadora) de acordo com outra onda ou sinal (denominado sinal modulador).

• O objetivo do processo de modulação é imprimir uma informação em uma onda portadora, para permitir que esta informação seja transmitida no meio de comunicação.

• Na tecnologia atual, existem dois tipos de portadora: portadora analógica (senóide) e a portadora digital (trem de pulsos).

• O sinal modulador pode ser analógico (como a voz) ou digital (dados).



Transmissão com Modulação



Modulação com Portadora Analógica

• Moduladora analógica:– AM (Amplitude Modulation) ou modulação em amplitude;– FM (Frequency Modulation) ou modulação em freqüência;– PM (Phase Modulation) ou modulação em fase

• Moduladora digital:– ASK (Amplitude Shift Keying) ou modulação por

deslocamento de amplitude;– FSK (Frequency Shift Keying) ou modulação por

deslocamento de freqüência;– PSK (Phase Shift Keying) ou modulação por deslocamento

de fase



Multiplexação

• Multiplexar é enviar um certo número de canais através do mesmo meio de transmissão.

• Os dois tipos mais utilizados são: multiplexação por divisão de freqüências (FDM) e multiplexação por divisão de tempo (TDM).

• O objetivo básico para a utilização desta técnica é economia, pois utilizando o mesmo meio de transmissão para diversos canais economiza-se em linhas, suporte, manutenção, instalação, etc.



Multiplexação

• O problema em uma transmissão multiplexada é evitar a interferência entre os vários canais que se está transmitindo.

• Cada técnica utiliza uma método diferente para não deixar essa interferência ocorrer.



Multiplexação

• Existem duas técnicas especiais de multiplexação:– FDM – frequency division multiplexing

(multiplexação por divisão de freqüência)– TDM – time division multiplexing (multiplexação

por divisão de tempo)



FDM – Frequency Division Multiplexing

• Em FDM, o espectro de freqüências é dividido em vários canais lógicos, com cada usuário possuindo sua largura de banda própria.

• Dessa forma, cada canal analógico é modulado em freqüências diferentes entre si, evitando a interferência.




• A figura a seguir mostra uma multiplexação de 3 canais de telefone (faixa de freqüência original de 0 a 4KHz) sendo multiplexados entre 12KHz e 24KHz.

• Cada canal continua com um espaço equivalente à sua largura de banda original (4KHz), porém, deslocado em freqüência no espectro.

• A recuperação do sinal é semelhante, com o demultiplexador deslocando o sinal para a faixa de freqüência original.




• Em um sistema de telefonia, a comunicação de voz faz um trajeto desconhecido pela maioria das pessoas, passando por diversos tipos de meio físico, como par de fios, fibra ótica, comunicação via microondas, sofrendo sucessivas multiplexações e reconstituições do sinal, sendo digitalizado e recuperado novamente, algumas vezes indo até o satélite a 36.000 km de altitude e retornando para outro ponto na terra, e assim por diante.

• Além disto, não são apenas um ou dois usuários que estão envolvidos nesta comunicação.

• Na verdade existem milhares de pessoas se comunicando simultaneamente, levando à necessidade de existir uma estrutura que suporte isto.




• Para tornar realidade essa interconectividade, foi necessário o uso extensivo da multiplexação dos canais de voz.

• No primeiro nível de multiplexação FDM, 12 canais de voz são multiplexados, formando o chamado canal de Grupo.

• Cinco canais de Grupo, por sua vez, são multiplexados em um canal de Supergrupo, que contém 60 canais de voz.

• No terceiro nível, cinco canais de Supergrupo são multiplexados em um canal de Grupo Mestre, que carrega 300 canais de voz.

• Em seguida o Super Grupo Mestre, com 900 canais (ITU-T).



TDM – Time Division Multiplexing

• Na multiplexação por divisão de tempo, são amostrados ciclicamente os diversos canais tributários e em cada amostragem é recolhida uma fatia de sinal (fatia de tempo), que é utilizada na montagem de um quadro agregado, que corresponde às amostragens de todos tributários durante um ciclo de amostragem.




• Um ponto importante a ser observado é que a velocidade necessária na linha (Ta) deve ser, no mínimo, igual à soma das velocidades de todos os canais de entrada (Tt), pois de outra forma não haveria tempo para amostrar e transmitir os sinais de todos os canais.



Multiplexação síncrona no tempo

• As principais características da multiplexação TDM síncrona são as seguintes:– Sistema é totalmente síncrono e as taxas, tanto dos canais

tributários como do canal agregado, são constantes e fixas.– Num sistema TDM, a soma das taxas dos tributários deve

ser igual à taxa do canal agregado

– Sistemas TDM são implementados em hardware, através de equipamentos específicos.

– TDM é largamente utilizado no suporte telefônico onde a base são os canais digitais de voz de taxa fixa.




• Nos multiplexadores TDM síncronos, é enviado um sinal (pode ser bit ou byte) de cada canal, independente se este canal está ativo ou não.

• A figura a seguir mostra um exemplo de transmissão para n canais.

• A flag enviada no início de cada quadro possui o objetivo de sincronizar os dois multiplexadores.




• Neste tipo de multiplexador, existe um desperdício na transmissão de dados, pois é alocado uma janela ou slot para o canal independente se este canal está transmitindo dados ou não.



Multiplexação assíncrona no tempo

• Um outro tipo de multiplexador TDM, utilizado para resolver o problema do desperdício,é chamado multiplexador estatístico ou ATDM (Asynchronous TDM).

• Envia primeiro o endereço do canal relativo à informação, para então enviar o dado.

• Otimiza o processo de multiplexação recolhendo nas portas tributárias os pacotes de dados de acordo com a sua demanda ou taxa.




• Portas inativas não ocupam espaço no quadro agregado.

• É necessário que os pacotes contenham um cabeçalho para que possa ser distinguido a que porta se destina o pacote.

• As portas tributárias devem ter buffers adequados para atender picos de demanda dos canais para que não haja perda de pacotes.

• É atualmente a tecnologia mais avançada na otimização dos meios de comunicação.




• O multiplexador estatístico é bastante utilizado para multiplexar a comunicação de vários terminais com um computador central.

• Nem todos os terminais estão ativos simultaneamente, e quando estão, tem várias pessoas trabalhando com edição de texto ou processos que não exigem tanto do meio de transmissão.

• É possível utilizar uma linha única que não necessita de uma velocidade igual à soma das velocidades dos terminais, barateando custos de transmissão.




• Caso todos os terminais enviem dados simultaneamente, o multiplexador estatístico enfrenta problemas, pois a velocidade que seria necessária para suportar tal demanda seria maior que a soma das velocidades de cada terminal (agora existe a necessidade de enviar também um endereço).




• Para evitar perda de dados devido a esse problema (a velocidade da linha é inferior à soma das velocidades dos terminais), ele possui um buffer que armazena informações em excesso, para depois enviá-las conforme a linha for descongestionando.



Comparação entre FDM e TDM



Características da Multiplexação FDM

• É a técnica de multiplexação mais antiga;• É própria para multiplexação de sinais analógico;• Canal lógico multiplexado é caracterizado por uma

banda B associada que deve ser menor que a banda do meio;

• É pouco eficiente (exige muita banda de resguardo);• Exige hardware (filtros) próprios para cada canal

lógico;• É caro e de difícil implementação.



Características da Multiplexação TDM

• Técnica própria para multiplexação de sinais digitais;• Os canais lógicos multiplexados são caracterizados

por uma taxa medida em bit/s, cuja soma deve ser igual à taxa máxima do meio (canal agregado);

• É eficiente, exige pouco ou nenhum tempo de resguardo;

• Pode ser implementado por software ou hardware;• É simples e de fácil implementação.



Canais Lógicos e Multiplexação

• O canal lógico possui uma implementação física real no nível físico, não deve ser confundido com o conceito de circuito virtual ou canal virtual do nível de rede.

• O canal lógico é uma entidade física que possui uma caracterização através das técnicas de multiplexação tanto em FDM como TDM.



• Operações da Camada 2 da Placa de RedePlacas de rede executam funções importantes da camada de

enlace: Controle de link lógico - comunica-se com camadas superiores no

computador;

Nomeação - fornece identificador exclusivo de endereço MAC;

Enquadramento - parte do processo de encapsulamento, empacotando bits para transporte;

Media Access Control (MAC) - fornece acesso estruturado aos meios de acesso compartilhados;

Sinalização - cria sinais e faz interface com os meios, usando transceivers embutidos.

A Camada de Enlace



• Operações da Camada 2 da Placa de Rede

Dispositivos da Camada de Enlace



• Operações da Camada 2 da Placa de Rede




• SwitchesTecnologia que alivia o congestionamento nas LANs

Ethernet, reduzindo tráfego e aumentando largura de banda;

Switches, freqüentemente substituem hubs compartilhados e trabalham com infra-estruturas de cabo existentes para garantir que sejam instalados com o mínimo de interrupção nas redes existentes;




• SwitchesHoje, nas comunicações de dados, todos os equipamentos

de switching e roteamento executam duas operações básicas:Switch de quadro de dados - operação de armazenamento e

encaminhamento, onde um quadro chega pelos meios de entrada e é transmitido para meios de saída;

Manutenção das operações de switching - switches constroem e mantêm tabelas de switching e procuram loops. Roteadores constroem e mantêm as tabelas de roteamento e de serviço;




• SwitchesComo bridges, switches conectam segmentos LAN, usam

tabela de endereços MAC a fim de determinar o segmento para onde datagrama precisa ser transmitido e reduzem tráfego;

Switches operam em velocidades muito mais altas que bridges e podem suportar novas funcionalidades, como LANs virtuais;

Switch Ethernet tem muitas vantagens, como permitir que vários usuários se comuniquem paralelamente através de circuitos virtuais e de segmentos de rede dedicados em um ambiente livre de colisões;




• Switches Isso maximiza largura de banda disponível em um meio

compartilhado;

Outra vantagem é que mudar para um ambiente de LAN comutada é muito econômico porque cabeamento e hardware existentes podem ser usados mais de uma vez;

Administradores da rede têm grande flexibilidade em gerenciá-la através do poder do switch e do software para configurar a LAN.




• Operações da Camada 2 do SwitchSwitches LAN são considerados bridges multiportas sem

nenhum domínio de colisão, devido à microssegmentação;

Dados são trocados, em altas velocidades, comutando o pacote para o seu destino;

Lendo informações da camada 2 do endereço MAC destino, switches podem obter transferências de dados em alta velocidade, conforme faz uma bridge;

Pacote é enviado à porta da estação receptora antes que pacote todo entre no switch;




• Operações da Camada 2 do Switch Isso leva a níveis de latência baixos e à uma alta taxa de

velocidade de encaminhamento de pacotes;

Comutação da Ethernet aumenta a largura de banda disponível em uma rede;

Ela faz isso criando segmentos de rede dedicados, ou conexões ponto-a-ponto, e conectando esses segmentos a uma rede virtual no switch;

Esse circuito de rede virtual existirá apenas quando dois nós precisarem se comunicar;




• Operações da Camada 2 do Switch Isso é chamado de circuito virtual, porque existirá apenas

quando for necessário e será estabelecido no switch;

Mesmo que switch LAN reduza tamanho dos domínios de colisão, todos os hosts conectados ao switch ainda estarão no mesmo domínio de broadcast;

Logo, um broadcast de um nó ainda estará sendo visto por todos os outros nós conectados através do switch LAN;




• Operações da Camada 2 do SwitchSwitches são dispositivos da camada de enlace que, como

bridges, permitem que vários segmentos LAN físicos sejam interconectados em uma única rede maior;

Similares às bridges, switches encaminham e sobrecarregam tráfego com base nos endereços MAC, mas como switching é executado no hardware em vez do software, ele é bem mais rápido;




• Operações da Camada 2 do SwitchPode-se imaginar cada porta do switch como uma micro-

bridge ⇒ microssegmentação;Assim, cada porta de switch age como uma bridge separada

e oferece largura de banda total do meio para cada host.




• Operações da Camada 2 do Switch




• Serviços

• Detecção de Erros

• Protocolos Elementares

• Protocolos de Janela Deslizante

• Exemplo de Protocolo

• Subcamada de Acesso ao Meio (MAC)

Camada de Enlace



Protocolos da Camada de Enlace



• Enquadramento e acesso ao enlace: encapsula datagrama num quadro incluindo cabeçalho e

cauda, implementa acesso ao canal se meio for compartilhado, ‘endereços físicos’ são usados em cabeçalhos de quadros

para identificar origem e destino de quadros em enlaces multiponto

• Entrega confiável: Pouco usada em fibra óptica, cabo coaxial e alguns tipos de

pares trançados devido a taxas de erro de bit muito baixas. Usada em enlaces de rádio, onde a meta é reduzir erros

evitando assim a retransmissão fim a fim.

Serviços da Camada de Enlace



• Controle de Fluxo: compatibilizar taxas de produção e consumo de quadros

entre remetentes e receptores

• Detecção de Erros: erros são causados por atenuação do sinal e por ruído receptor detecta presença de erros receptor sinaliza ao remetente para retransmissão, ou

simplesmente descarta o quadro em erro

• Correção de Erros: mecanismo que permite que o receptor localize e corrija o

erro sem precisar da retransmissão

Serviços da Camada de Enlace



• Protocolo da camada de enlace é implementado totalmente no adaptador (placa de rede). Adaptador tipicamente inclui: RAM, circuitos de processamento digital de sinais, interface do barramento do computador e interface do enlace

• Operações de transmissão do adaptador: encapsula (coloca número de seqüência, informação de realimentação, etc.), inclui bits de detecção de erros, implementa acesso ao canal para meios compartilhados, coloca no enlace

Implementação de Protocolo da Camada de Enlace


Redes de Dados e Comunicações Implementação de Protocolo da Camada de Enlace

• Operações de recepção do adaptador: verificação e correção de erros, interrompe computador para enviar quadro para a camada superior, atualiza informação de estado a respeito de realimentação para o remetente, número de seqüência, etc.



EDC= bits de Detecção e Correção de Erros (redundância)D = Dados protegidos por verificação de erros, podem incluir alguns campos do cabeçalho •detecção de erros não é 100% perfeita;• protocolo pode não identificar alguns erros, mas é raro• maior campo de EDC permite melhorar detecção e correção

Detecção de Erros



Paridade de 1 Bit:Detecta erros em um único bit

Paridade de Bit Bidimensional:Detecta e corrige em um único bit

Uso de Bits de Paridade



• Checksum “Internet” Remetente considera dados como compostos de inteiros

de 16 bits; soma todos os campos de 16 bits (usando aritmética de complemento de um) e acrescenta a soma ao quadro; o receptor repete a mesma operação e compara o resultado com o checksum enviado com o quadro.

Métodos de “Checksum”



• Códigos de Redundância Cíclica (Cyclic Redundancy Codes): Dados considerados como a seqüência de coeficientes de

um polinômio (D)É escolhido um polinômio Gerador, (G), (=> r+1 bits)Divide-se (módulo 2) o polinômio D*2r por G.

Acrescenta-se o resto (R) a D. Observa-se que, por construção, a nova seqüência <D,R> agora é exatamente divisível por G

Métodos de “Checksum”



• Remetente realiza em tempo real por hardware a divisão da seqüência D pelo polinômio G e acrescenta o resto R a D

• O receptor divide <D,R> por G; se o resto for diferente de zero, a transmissão teve erro

• Padrões internacionais de polinômios G de graus 8, 12, 15 e 32 já foram definidos

• A ARPANET utilizava um CRC de 24 bits no protocolo de enlace de bit alternado

• ATM utiliza um CRC de 32 bits em AAL5 • HDLC utiliza um CRC de 16 bits

Implementação de CRC



• Protocolo Simplex sem restrições• Protocolo Simplex Pare-e-Espere (Stop-and-wait)• Protocolo Simplex para um canal com ruído

Protocolos Elementares



• Transmissão num único sentido• O nível de rede está sempre pronto para transmitir e

receber

• O tempo de processamento é ignorado• Buffers infinitos• Canal de comunicação perfeito

Protocolo Simplex sem restrições



Transmissor ReceptorEnlace

Protocolo Simplex sem restrições



• Os buffers não são infinitos• O tempo de processamento não é ignorado• O transmissor não envia outra mensagem até que a

anterior tenha sido aceita como correta pelo receptor

• Embora o tráfego de dados seja simplex, há fluxo de

quadros em ambos os sentidos

Protocolo Simplex Pare-e-Espere (Stop-and-wait)




Protocolo Simplex Pare-e-Espere




X(erro)

Detectado erro.Quadro ignorado

Liga timer

Estoura timer

Desliga timer

Religa timer

Protocolo Simplex para um Canal com Ruído




Liga timer

Estoura timer

X(erro)

DUPLICATA!Desliga timer

Religa timer

SOLUÇÃO: Números deSeqüência




• Os quadros são numerados seqüencialmente• O tx transmite um quadro• O rx envia uma quadro de reconhecimento se o

quadro for recebido corretamente, caso contrário, há um descarte e é aguardada uma retransmissão

• Quadros não reconhecidos são retransmitidos

(temporização)




• Transmissão de dados em ambos sentidos• Utilizam a técnica de carona (piggybacking)• Possui janelas para transmissão e recepção

Janela de transmissãonúmeros de seqüência habilitados para transmissão

Janela de recepçãonúmeros de seqüência habilitados para recepção

• Os quadros são mantidos na memória para possível retransmissão

Protocolos de Janela Deslizante



Inicialmente Após a tx do1o. quadro

Após a rx do1o. quadro

Após a rx do1o. Reconhe-

cimento

Janela Deslizante de Tamanho 1



• A janela de tamanho 1 compromete a eficiência para longo tempo de trânsito (ida e volta)alta largura de bandacomprimento de quadro curto

Protocolos com Pipelining



• Solução:Deixar o transmissor transmitir até w quadros (sem receber

o reconhecimento do primeiro) antes de ser bloqueado.

Devemos escolher w de modo que o transmissor possa transmitir quadros por um tempo igual ao de trânsito, antes de encher a janela




• O que fazer se um quadro no meio da janela for danificado ou perdido?

• Abordagens:Volte a n (Go Back n)Retransmissão Seletiva (Selective Reject)




• Volte a nO receptor descarta os quadros seguintes ao erradoO transmissor identifica que houve erro, com estouro da

temporização sem que tenha recebido um reconhecimento

Ineficiente se a taxa de erros for alta

Janela de recepção 1




• Retransmissão seletivaO nó armazena os quadros corretos que chegarem após o

com erro. O transmissor retransmite apenas o com erro.Ao receber o quadro que faltava, o nó entrega os diversos

quadros já recebidos rapidamente e envia um reconhecimento do quadro de ordem mais alta

Necessita de maior quantidade de memória no nó

Janela de recepção maior que 1




Alternativa: quadro correto fora da seqüência dispara atransmissão de um quadro de NAK antecipando o inícioda retransmissão dos quadros.

Protocolo Volte a n



Protocolo com Retransmissão Seletiva



• HDLC (High-level Data link Control)É uma evolução do protocolo SDLC (Synchronous Data

Link Control) desenvolvido pela IBM Padronizado pela ISOO ITU-T modificou o HDLC para o seu LAPB (Link

Access Procedure Balanced) utilizado no X.25

Exemplo de Protocolo de Enlace



Flags

Endereço: usado paraidentificar terminais emcanais multiponto ou para distinguir comandosde respostas.

Controle: inclui nos. de seqüência,reconhecimentos, etc.

Dados: de comprimentovariável.

CRC-CCITT

Formato do Quadro para Protocolos Orientados a Bits



Quadro de Informação:

Quadro de Supervisão:

Quadro Não Numerado:

Campo de Controle



• Controle de acesso a um meio físico compartilhado entre múltiplas estações

Subcamada de Acesso ao Meio



• Comparando Ethernet e IEEE802.3Ethernet é a tecnologia de rede local (LAN) mais

amplamente usada;

Ethernet foi projetada para ocupar espaço entre redes de longa distância, com baixa velocidade e redes especializadas de sala de computação que transportam dados em alta velocidade por distâncias muito limitadas;

Ethernet é adequada a aplicativos em que um meio de comunicação local deva transportar tráfego esporádico, ocasionalmente intenso, a altas taxas de dados;

Ethernet e IEEE802.3



• Comparando Ethernet e IEEE802.3Arquitetura Ethernet originou-se nos anos 60, na

Universidade do Havaí, onde método de acesso usado pela Ethernet (CSMA/CD) foi desenvolvido;

Palo Alto Research Center (PARC) , da Xerox Corporation, desenvolveu o primeiro sistema Ethernet experimental no início dos anos 70;

Isso foi usado como base para a especificação 802.3 do Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), lançada em 1980;




• Comparando Ethernet e IEEE802.3Após especificação 802.3 de 1980 da IEEE, Digital

Equipment Corporation, Intel e Xerox desenvolveram juntas especificação Ethernet, versão 2.0, substancialmente compatível com IEEE 802.3;

Juntas, Ethernet e IEEE 802.3 detêm atualmente a maior fatia de mercado de todos os protocolos LAN;

Termo Ethernet é freqüentemente usado para se referir a todas as LANs baseadas em CSMA/CD que normalmente estão de acordo com especificações Ethernet, incluindo especificação IEEE 802.3;




• Comparando Ethernet e IEEE802.3Ethernet e IEEE 802.3 especificam tecnologias similares:

ambas são LANs baseadas em CSMA/CD;Estações em uma LAN CSMA/CD podem acessar a rede a

qualquer momento:Antes de enviar dados, estações CSMA/CD escutam a rede para

determinar se ela já está em uso;Se estiver, elas aguardam, senão estações transmitem;Colisão: duas estações escutam a rede, não ouvem nada e transmitem

ao mesmo tempo ⇒ duas transmissões são prejudicadas e estações devem retransmitir mais tarde;

Algoritmos de recuo determinam quando estações que colidiram podem retransmitir. Estações CSMA/CD podem detectar colisões, assim, elas sabem quando devem retransmitir;




• Comparando Ethernet e IEEE802.3Ambas as LANs Ethernet e IEEE 802.3 são redes de

broadcast;

Isso significa que todas as estações podem ver todos os quadros, independentemente de serem ou não o destino daqueles dados;

Cada estação deve examinar os quadros recebidos para determinar se ela é o destino;

Se for, o quadro é passado a um protocolo de camada mais alto dentro da estação para processamento apropriado;




• Comparando Ethernet e IEEE802.3Diferenças entre LANs Ethernet e IEEE 802.3 são sutis;

Ethernet fornece serviços correspondentes às camadas 1 e 2 do modelo de referência OSI;

IEEE 802.3 especifica camada 1 (física), e parte de acesso a canais da camada 2 (enlace), mas não define protocolo de controle de enlace lógico;




• Comparando Ethernet e IEEE802.3LANs Ethernet e IEEE 802.3 são implementadas através de

hardware;

Normalmente, parte física desses protocolos é uma placa de interface em um computador host ou um conjunto de circuitos em uma placa de circuitos principal no computador host.




• Comparando Ethernet e IEEE802.3




• Árvore da Família EthernetExistem pelo menos 18 variedades de Ethernet

especificadas ou em processo de especificação;




• Árvore da Família Ethernet




• Árvore da Família Ethernet

BarramentoEstrela100 m1000M bpsUTP Cat. 51000Base-T

BarramentoEstrela2000 m100M bpsFibra Multi100Base-FX

BarramentoEstrela100 m100M bpsUTP Cat. 5100Base-TX

BarramentoEstrela2000 m10M bpsFibra Multi10Base-FL

BarramentoEstrela Estendida100 m10M bpsUTP

Cat. 510Base-T

BarramentoBarramento500 m10M bpsCoaxial Grosso10Base-5

Topologia Lógica

Topologia Física

Comprimento Máximo do Segmento

Velocidade MáximaMídiaTipo




• Formato de Quadro da EthernetCampos de quadros Ethernet e IEEE 802.3:

Preâmbulo• padrão alternado de 1s e 0s informa às estações receptoras se

um quadro é Ethernet ou IEEE 802.3;

• quadro Ethernet inclui um byte adicional, que é o equivalente ao campo Start of Frame (SOF) especificado no quadro IEEE 802.3.

Início do quadro (SOF, start-of-frame)• byte delimitador IEEE 802.3 termina com dois bits 1

consecutivos, que servem para sincronizar as partes de recepção de quadro de todas as estações na LAN;

• SOF é explicitamente especificado na Ethernet.




• Formato de Quadro da EthernetEndereços de origem e de destino

3 primeiros bytes dos endereços são especificados pelo IEEE, dependendo do fabricante;

3 últimos bytes são especificados pelo fabricante da Ethernet ou IEEE 802.3;

endereço de origem é sempre um endereço unicast (nó único);

endereço de destino pode ser unicast, multicast (grupo), ou broadcast (todos os nós).

Tipo (Ethernet) - especifica protocolo da camada superior para receber dados depois que processamento da Ethernet estiver concluído;




• Formato de Quadro da EthernetCampos de quadros Ethernet e IEEE 802.3 estão descritos

nos resumos a seguir: Tamanho (IEEE 802.3) - indica número de bytes de

dados que vêm depois desse campo;

Dados (Ethernet)• depois que processamento da camada física e de enlace estiver

concluído, dados contidos no quadro serão enviados a um protocolo da camada superior, identificado no campo de tipos;

• embora Ethernet versão 2 não especifique qualquer enchimento, ao contrário da IEEE 802.3, ela espera receber, pelo menos, 46 bytes de dados.




• Formato de Quadro da EthernetDados (IEEE 802.3)

depois que processamento das camadas física e de enlace estiver concluído, dados serão enviados a um protocolo da camada superior, devendo estar definido na parte de dados do quadro;

se dados no quadro forem insuficientes para preencher quadro de tamanho mínimo de 64 bytes, bytes de enchimento serão inseridos

para garantir um quadro de, pelo menos, 64 bytes.

Frame check sequence (FCS)seqüência contém verificador de redundância cíclica de 4 bytes

(CRC), criado pelo dispositivo emissor e recalculado pelo

dispositivo de recepção para verificar se há quadros danificados.




• Formato de Quadro da Ethernet

Quadro IEEE 802.3

Quadro Ethernet

Delimitador de InícioPreâmbulo Tipo

Endereço Destino

Endereço Origem Dados

Verificação de Quadro

1 1 6 6 2 46-1500 4

Delimitador de InícioPreâmbulo Tamanho

Endereço Destino

Endereço Origem Dados

Verificação de Quadro

1 1 6 6 2 46-1500 4




• MAC EthernetEthernet é uma tecnologia de broadcast de meios

compartilhados;

Método de acesso CSMA/CD usado na Ethernet executa três funções:

Transmitir e receber pacotes de dados;

Decodificar pacotes de dados e verificar se endereços são válidos, antes de passá-los às camadas superiores do modelo OSI;

Detectar erros dentro dos pacotes de dados ou na rede.




• MAC EthernetNo CSMA/CD, dispositivos de rede com dados para

transmissão pelos meios da rede funcionam em um modo "escutar antes de transmitir”;

Isso significa que, quando um dispositivo desejar enviar dados, ele deverá, primeiramente, verificar se os meios da rede estão ocupados;




• MAC EthernetDispositivo deverá verificar se existem sinais nos meios da

rede:ele começará a transmitir dados depois de determinar se os

meios de rede não estão ocupados;

enquanto estiver transmitindo dados na forma de sinais, dispositivo também estará escutando;

ele faz isso para garantir que nenhuma outra estação esteja transmitindo dados para os meios de rede ao mesmo tempo;

quando terminar de transmitir os dados, dispositivo retornará ao modo de escuta.




• MAC EthernetDispositivos de rede poderão informar quando colisão

ocorrer porque a amplitude do sinal nos meios da rede aumentará;

Quando colisão ocorrer, cada dispositivo que estiver transmitindo continuará a transmitir dados por um pequeno espaço de tempo;

Isso acontece para garantir que todos os dispositivos vejam a colisão;




• MAC EthernetQuando todos os dispositivos na rede tiverem visto que

uma colisão aconteceu, cada um chamará um algoritmo;

Todos os dispositivos na rede recuam por um certo período de tempo (diferente para cada dispositivo);

Em seguida, qualquer dispositivo poderá tentar acessar meios da rede novamente;

Quando transmissão de dados for retomada na rede, dispositivos envolvidos na colisão não terão prioridade para transmitir dados;




• MAC EthernetEthernet é um meio de transmissão de broadcast;

Isso significa que todos os dispositivos de uma rede podem ver todos os dados que passam pelos meios da rede;

Entretanto, nem todos os dispositivos da rede processarão os dados;

Apenas dispositivos cujos endereços MAC e IP coincidam com endereços MAC e IP de destino, carregados pelos dados, copiarão os dados;




• MAC EthernetDepois que um dispositivo tiver verificado endereços MAC

e IP de destino carregados pelos dados, ele verificará se pacote de dados tem erros;

Se dispositivo detectar erros, pacote de dados será descartado;

Dispositivo de destino não notifica dispositivo de origem, quer tenha o pacote chegado ou não com êxito;




• MAC EthernetEthernet é uma arquitetura de rede sem conexões, sendo

conhecida como um sistema de entrega de melhor esforço (best effort).




• Sinalização EthernetCodificação de sinais é uma forma de combinar as

informações de dados e de relógio em um fluxo de sinais através de um meio;

Regras da codificação Manchester definem o 0 como um sinal alto para a primeira metade do período e baixo para a segunda metade;

Regras definem o 1 como um sinal baixo para a primeira metade do período e alto para a segunda metade;




• Sinalização EthernetTransceivers 10Base-T são projetados para enviar e receber

sinais por um segmento, que consiste em 4 fios (1 par de fios para transmitir dados e 1 par para recebê-los);

Obs.: Codificação Manchester: 0 sendo codificado como transição de alta para baixa e 1 como transição de baixa para alta;

Em decorrência de 0s e 1s resultarem em transição para o sinal, relógio pode ser eficazmente recuperado no receptor;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TEm uma LAN, onde topologia em estrela é usada, meios de

rede são lançados a partir de um hub central para todos os dispositivos conectados à rede;

Disposição física da topologia em estrela se parece com os raios do eixo de uma roda;

Um ponto central de controle é usado na topologia em estrela;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TQuando topologia em estrela for usada, comunicação

entre dispositivos conectados à rede local é feita por cabeamento ponto-a-ponto até o link ou até hub central;

Todo tráfego da rede, em uma topologia em estrela, passa pelo hub;

Hub recebe quadros em uma porta, depois copia e transmite (repete) o quadro à todas as outras portas;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-THub pode ser passivo ou ativo:

Hub ativo conecta os meios de rede e também gera novamente o sinal;

Na Ethernet, onde hubs agem como repetidores multiportas, às vezes eles são chamados de concentradores;

Gerando novamente o sinal, hubs ativos permitem que dados trafeguem por distâncias maiores;

Hub passivo é um dispositivo usado para conectar os meios de rede, não gerando novamente um sinal.




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TVantagem da topologia em estrela: ser considerada a mais

fácil de projetar e instalar;

Isso porque meios de rede são executados diretamente do hub central à cada área de estação de trabalho;

Outra vantagem: facilidade de manutenção, já que única área de concentração localiza-se no hub;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TNa topologia em estrela, é fácil modificar disposição usada

para os meios de rede e solucionar problemas relacionados;

Estações de trabalho podem ser facilmente adicionadas à uma rede que empregue topologia em estrela;

Se segmento do meio de rede estiver partido ou em curto, apenas dispositivo conectado a esse ponto estará inativo, resto da LAN continuará funcionando;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TEm resumo, topologia em estrela representa maior

segurança;

De certa forma, vantagens de uma topologia em estrela também podem ser consideradas desvantagens;

Por ex., limitar um dispositivo por segmento de meios de rede pode facilitar diagnóstico dos problemas, mas aumenta quantidade de meios de rede exigidos e custos de instalação;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-THub pode tornar manutenção mais fácil, mas representa um

ponto único de falha (se hub falhar, a conexão da rede de todos será perdida);

TIA/EIA-568-A especifica que disposição física, ou topologia, usada para cabeamento horizontal, deve ser uma topologia em estrela;

Isso significa que terminação mecânica de cada tomada/conector de telecomunicações está localizada no patch panel, no wiring closet;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TCada tomada é ligada independentemente e diretamente ao

patch panel;

Especificação TIA/EIA-568-A para comprimento máximo do cabeamento horizontal para cabo de par trançado não blindado é 90 m;

Comprimento máximo para patch cable no conector/tomada de telecomunicações é 3 m e para patch cable/jumpers na conexão horizontal é 6 m;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TDistância máxima para segmento de cabeamento

horizontal, ligando hub a todas as estações de trabalho, é 100 m (99 m, geralmente arredondada para 100 m.);

Esse número inclui 90 metros do cabeamento horizontal, três metros dos patch cables e 6 metros dos jumpers na conexão horizontal;

Cabeamento horizontal é executado em topologia em estrela, a partir do hub, como raios de uma roda;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T Isso significa que uma LAN que use esse tipo de topologia

poderá abranger a área de um círculo com um raio de 100 m;

Haverá vezes em que área a ser coberta por uma rede excederá comprimento máximo especificado pela TIA/EIA-568-A que uma topologia em estrela simples consiga acomodar;

Por ex., imagine um prédio onde as dimensões são 250 m x 250 m;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TTopologia em estrela simples que atendesse ao padrão de

cabeamento horizontal especificado pela TIA/EIA-568-A não conseguiria uma cobertura completa para esse prédio;

Instaladores ficam então tentados a resolver problema da cobertura inadequada dessa topologia, aumentando comprimento dos meios de rede além do máximo especificado pela TIA/EIA-568-A;

Quando sinais saem da estação de transmissão, são claros e facilmente reconhecíveis;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TEntretanto, quanto maior o comprimento do cabo, mais

fracos e deteriorados os sinais se tornam, à medida que passam pelos meios da rede;

Se um sinal trafegar além da distância máxima especificada, não haverá garantia de que, quando atingir uma placa de rede, ela conseguirá lê-lo;

Se uma topologia em estrela não puder fornecer cobertura suficiente para uma área em uma rede, usar dispositivos de internetworking que não causem atenuação de sinal poderá estendê-la;




• Meios e Topologias Ethernet 10Base-TTopologia resultante é designada como uma topologia em

estrela estendida;

Usando repetidores, distância de operação da rede será estendida;

Repetidores captam sinais enfraquecidos, os amplificam e retemporizam, enviando-os de volta à rede.




Wireless LAN (WLAN)

• Benefícios– Mobilidade

– Áreas Difíceis de cabear– Redes Temporárias– Patrimônios Históricos

– Casa da Sogra (meu caso)



Wireless LAN (WLAN)

• Problemas Potenciais– Propagação Multipath (variável no tempo, no atraso, na

atenuação)– Perdas de Potência (varia com o quadrado da distância)– Interferência de sinais de rádio– Duração das baterias– Interoperabilidade dos sistemas– Segurança– Problemas de conectividade das aplicações– Planejamento de instalações– Riscos de saúde (???)



Wireless LAN (WLAN)

• Faixa de frequência ISM (Industry, Cientific, Medical)– 902 - 928 Mhz– 2,4 - 2,4835 GHz– 5,725 - 5,850 GHz



Usuários WLANs

• End-user appliances– Interface entre usuário e a rede wireless

• Classes– Estações de trabalho desktop– Computadores laptop– Computadores palmtop– PCs de mão– Computadores pen-based– PDAs (personal digital assistants)– Scanners de mão e coletores de dados– Impressoras portáteis



Wireless LAN (WLAN)

• Características Gerais– Sistema de comunicações estabelecido através do uso de

rádio freqüência, que pode funcionar ou como extensão de uma LAN existente, ou como uma alternativa para uma LAN cabeada

• Tecnologias– Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)– Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)– Infravermelho– Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)



Wireless LAN (WLAN)

• Topologias– Rede de Infraestrutura

– Peer-to-Peer



Wireless LAN - Aplicações

• Acesso Nômade• Interconexão de Prédios• Extensão de LAN(pontes)



Wireless LAN - Aplicações

• Extensão de LANs– Grandes áreas de espaços abertos (fábricas, armazéns, garagens, etc)– Prédios históricos– Pequenos escritórios (custo cabeação)– Instalações temporárias (show-room, eventos, etc)

• Interconexão entre prédios– Rapidez (emergências)– Flexibilidade

• Acesso Nômade– Mobile computing (laptos, palmtops, etc)– Redes improvisadas em aeroportos, shoppings, hospitais, hotéis, etc

(redes ad-hoc)



Wireless LAN - Padronização IEEE 802.11

• Diferenças relativas às redes cabeadas– Gerência de energia

• Vida útil das baterias

– Banda Passante• Limitada

– Segurança• Privacidade - nível físico vulnerável

– Endereçamento• Mobilidade - reconhecimento de nível 2



Wireless LAN - IEEE 802.11

• Camada Física– FHSS - 1 Mbps e 2 Mbps (opcional)– DSSS - 1 Mbps e 2 Mbps

• IEEE 802.11b (adaptativo)– 1, 2, 5.5 e 11 Mbps

• High-rate DSSS com Complementary Code Key (CCK)

• IEEE 802.11a (adaptativo)– 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 e 54 Mbps em 5 GHz

• Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)– 12 canais de 20 MHz

• IEEE 802.11g– Até 54 Mbps com OFDM em 2,4 GHz

• 3 canais de 30 MHz



Wireless LAN - Características Básicas

• Seleção de Freqüência– Necessidade de se oferecer um padrão que pudesse

ser usado globalmente 2,4 GHz (ISM)

– Banda passante 83 MHz

• Máxima Potência Transmitida– América do Norte : 1W

– Europa : 100 mW– Japão : 10 mW/MHz



Wireless LAN

• Elementos Básicos– BSA - Basic Service Area– BSS - Basic Service Set

– ESA - Extended Service Area

– ESS - Extended Service Set

• Identificação da rede– NID = ESS-ID + BSS-ID



Wireless LAN (WLAN)

• Arquitetura IEEE 802.11

Medium Dependent Layer

Convergent Layer

Medium Independent Layer

MAC ManagementMAC

802.2 LLC



Wireless LAN - Serviços IEEE 802.11

• Serviços na estação– Autenticação– Desautenticação– Privacidade– MSDU (MAC Service Data Unit) delivery

• Serviços no Sistema de Distribuição– Associação– Desassociação– Distribuição– Integração– Reassociação



FIM

redes de dados e comunicações prof. Érico josé ferreira prof. Érico josé ferreira 3 redes de...

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