Introdução à Tecnologia de redes

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1 Introdução à Tecnologia de redes

2 Capítulo 1 O que é uma Rede de Computadores?

3 O que é uma rede de Computadores? Capítulo 1 Uma Rede provê o compartilhamento de informações e recursos. Trabalhar em um ambiente de rede permite que pessoas ou grupos compartilhem estas informações e recursos. Vantagens: 1. Distribuição geográfica de computadores e dispositivos; 2. Redução de Custos (quando comparamos com soluções anteriores); 3. Flexibilidade de Configuração 4. Simplicidade (usuários de computadores pessoais têm facilidades de migração para um ambiente de rede);

4 Modelos de computação Computação centralizada; Computação distribuída (recursos distribuídos) Rede colaborativa (processamento distribuído).

5 Rede corporativa Típica As redes de computadores foram criadas para interligar computadores de uso pessoal, e acabaram substituindo os mesmos, devido às vantagens vistas anteriormente. Até então, os computadores pessoais eram vistos com reservas pelos profissionais da área. Atualmente uma rede corporativa pode ser composta por várias redes interligadas. MATRIZ - Curitiba FILIAL - SP Roteador de borda Frame relay Roteador de borda VPN IPSec Roteador VPN Modem ADSL Internet Modem ADSL Roteador VPN VPN Virtual Private Network IPSec Internet Protocol Security ADSL Asynchronous Digital Subscriber Line

6 A comunicação entre os dispositivos de diferentes especificações e características em uma única rede só é possível por conta dos padrões de rede que garantem a interoperabilidade. Estes padrões baseiam-se em modelos de referência em camadas, sendo que o mais conhecido é o modelo (Open Systems Interconnection), que possui camadas.

7 Computação Centralizada Basicamente, os mainframes também eram usados para armazenar, organizar e processar dados. No entanto, trata-se de um único processador, que na época era compartilhado por diversos usuários, através do acesso via terminais locais ou remotos. O mainframe divide sua capacidade de processamento entre as aplicações executadas pelos diversos terminais (time sharing). Mainframes Estações de Trabalho Impressora

8 Mainframe Computação Distribuída Em vez de centralizar todo o processamento em um único mainframe, a computação distribuída utiliza vários computadores menores para obter os mesmos resultados. Token Ring Servidor Estação de Trabalho Hub Ethernet Roteador Servidor

9 Rede Colaborativa Mainframes Roteador O modelo de Rede Colaborativa considera o processamento distribuído entre os computadores de toda a rede. Ou seja, ocorre o compartilhamento da capacidade de processamento. Poucos ambientes hoje podem ser citados como exemplos de ambientes de Rede Colaborativa. Switch Servidores Estações de Trabalho

10 O avanço das Redes Atualmente, as redes de computadores incluem diversos tipos de dispositivos e computadores, executando diversos sistemas operacionais associados às mais diversas aplicações, que não se limitam mais ao mero armazenamento, organização e processamento de dados. Uma rede típica pode incluir dispositivos como telefones IP, câmeras de vídeo, sistemas de vídeo-conferência, sensores e dispositivos industriais etc.

11 O avanço das Redes Rede Local (LAN). Rede Metropolitana (MAN). Rede de longo alcance (WAN).

12 LAN (Local Area Network) Uma rede local (LAN) refere-se a um ambiente que normalmente encontra-se distribuído nos limites de uma organização. Os limites de abrangência geográfica são muito variáveis, a depender dos meios físicos e equipamentos utilizados. Tipicamente, utiliza meios de propriedade da organização, e, também graças a isto, oferece elevada performance para suas aplicações.

13 LAN (Local Area Network) As principais características de uma LAN são: Perímetro normalmente associado aos limites da organização atendida; Performance elevada; Taxas de erros extremamente baixas; Compartilhamento de recursos de hardware e software; Meios físicos de propriedade da organização atendida;

14 LAN (Local Area Network)

15 Os principais equipamentos de comunicação utilizados em uma rede local são: Hubs Bridges Switches Roteadores Equipamentos Utilizados em Redes

16 Redes MAN (Metropolitan Area Network) As redes MAN, por definição, estão distribuídas dentro de uma área metropolitana (cidade), com distâncias que podem chegar a dezenas de quilômetros; Normalmente envolvem a utilização de serviços oferecidos por empresas públicas de telecomunicações, porém oferecem performance compatível com as redes locais; Os meios de transmissão normalmente utilizados são a fibra óptica e, em alguns casos, padrões wireless, como o Wi-Max (IEEE802.16).

17 Redes WAN (Wide Area Network) Por definição: Uma WAN é uma rede que conecta redes de diferentes localidades, tipicamente utilizando meios físicos de operadoras de telecomunicações. Uma WAN pode envolver enormes distâncias, provendo conectividade até internacional, ou podem ser implementadas devido a limitações geográficas/físicas ou operacionais, que impedem o uso de meios físicos proprietários.

18 Redes WAN (Wide Area Network) As principais características de uma WAN são: Não há limite de perímetro; Performance normalmente limitada devido ao custo; Utilizam meios físicos de propriedade de operadoras de telecomunicações; Tipicamente baseadas em canais de alta performance, porém esta é dividida entre os diversos usuários; Tipicamente utilizam protocolos específicos para WAN.

19 Os principais equipamentos de comunicação utilizados em uma rede WAN são: Modems; Roteadores; Servidores de comunicação. Redes WAN (Wide Area Network)

20 Institutos Normativos: ITU-T - lnternational Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector; ISO - International Organization for Standardization; IETF - lnternet Engineering Task Force; EIA - Electronic lndustries Association; Redes WAN (Wide Area Network) TIA - Telecommunications lndustries Association;

21 Simple Data Link Control Protocol (SDLC); High-Level Data Link Control (HDLC); Serial Line Interface Protocol (SLIP); Point-to-Point Protocol (PPP); Frame Relay; Link Access Procedure Balanced (LAPB); Link Access Procedure D-channel (LAPD); Link Access Procedure Frame (LAPF). Protocolos para WAN

22 Tecnologias WAN Serviços Comutados por Circuito: POTS (Plain Old Telephone Service): 1. É um modelo de rede de comunicações de longa distância incrivelmente confiável e fácil de usar; 2. O meio típico de transmissão é o fio de cobre de par trançado; 3. Utilizado nas conexões discadas.

23 Tecnologias WAN Serviços Comutados por Circuito: Narrowband ISDN (Integrated Services Digital Network) 1. Tecnologia historicamente importante, versátil e difundida; 2. Foi o primeiro serviço dial-up totalmente digital; 3. Custo moderado (tipicamente baseado em modelo similar à telefonia) 4. Largura de banda típica de 128 kbps para BRI (Basic Rate Interface) e de aproximadamente 3 Mbps para PRI (Primary Rate lnterface);

24 Tecnologias WAN Serviços comutados por pacotes: X25; Frame Relay. Serviços comutados por células: ATM (Asynchronous Transfer Mode); SMDS (Switched Multimegabit Data Service)

25 Redes WAN (Wide Area Network) Outros canais WAN típicos: T1,T3 e E1,E3 xdsl (Digital Subscriber Line e família) SONET (Synchronous Optical Network) Modems dial-up (analógico comutado); Cable Modems (analógico compartilhado); Wireless (terrestre e satélites)

26 Capítulo 2 O Modelo OSI (Open System Interconnection)

27 Modelo OSI (Open System Interconnection) Uma rede tipicamente envolve 3 partes: Dois ou mais dispositivos que se comunicam; Um canal de comunicação entre os dispositivos Cabo elétrico (metálico), ótica (fibra ótica) ou wireless; Protocolos de comunicação O modelo OSI surgiu para padronizar os protocolos

28 Modelo OSI (Open System Interconnection) Os protocolos existem para atender a aplicações, oferecendo serviços; Estes serviços normalmente envolvem hardware e software que exercem uma função específica.

29 Modelo OSI (Open System Interconnection) Tipicamente é feita uma distinção entre os seguintes tipos de solicitantes e fornecedores de serviço: Servidores (Servers) Clientes (Clients) Pontos (Peers) Servidor Cliente Ponto - a - Ponto

30 Modelo OSI (Open System Interconnection) Estas entidades são diferenciadas pelo que podem fazer em uma rede: Os servidores tipicamente apenas fornecem serviços; O clientes tipicamente solicitam serviços dos servidores; Os pontos (peers) fazem as duas coisas simultaneamente.

31 Modelo OSI (Open System Interconnection) Os servidores oferecem seus dados armazenados, sua capacidade de processamento e seus recursos de entrada/saída para os clientes. Freqüentemente, a maioria das aplicações que fornecem serviços de rede se combinam em um único Network Operating System (NOS) Os principais serviços oferecidos pelos sistemas operacionais de redes são: Serviços de arquivo Serviços de banco de dados Serviços de impressão Serviços de mensagem Serviços de aplicação

32 Modelo OSI (Open System Interconnection) As camadas do modelo OSI APLICAÇÃO APRESENTAÇÃO SESSÃO TRANSPORTE REDE LINK DE DADOS FÍSICA

33 Camada 1 Física Esta camada tem por objetivo realizar a transmissão de bits através de um canal de comunicação que conecta dois ou mais equipamentos, através da troca de sinais usando uma interface física, seja ela eletromecânica, optoeletrônica ou de outra natureza.

34 Camada 1 Física Nessa camada, são especificadas as características mecânicas, elétricas, físicas e procedurais das interfaces entre os equipamentos e o meio físico de transmissão. Mecânicas: formato do conector, número de pinos etc Elétricas: tensão elétrica, corrente etc Físicas: comprimento de onda, freqüência etc Procedurais: modo de transmissão (half-duplex, full-duplex etc), entre outras coisas.

35 Camada 2 Link de Dados (Enlace) Esta camada tem por objetivo realizar a transferência de dados sobre uma conexão física de maneira confiável. Ela deve prover funções e procedimentos que permitam ativar, manter e desativar um enlace físico, possuindo mecanismos de detecção e, se aplicável, de correção de erros da camada física.

36 Camada 2 Link de Dados (Enlace) As pricipais funções da camada são: Montagem e delimitação de quadros Controle de erro Controle de fluxo

37 Camada 3 Rede Esta camada tem por objetivo possibilitar a transferência de informações, ou mover dados para localizações específicas entre sistemas finais. Esta função é semelhante àquela que a camada de Enlace ou Link de Dados, realiza através do endereçamento do dispositivo físico.

38 Camada 3 Rede As principais funções da camada de rede são: Roteamento: a função de roteamento permite determinar rotas apropriadas entre endereços de rede. Multiplexação da conexão de rede: várias conexões de rede podem ser multiplexadas sobre uma única conexão de enlace, a fim de otimizar a utilização desta última;

39 Camada 4 Transporte A camada de Transporte destina-se a ocultar a complexidade da estrutura da rede de computadores para o processo da camada superior sem se preocupar com quaisquer aspectos relativos ao roteamento de tais unidades de dados através das sub-redes utilizadas, uma vez que tais funções são exercidas pela camada de rede. Ela organiza mensagens de nível mais alto em segmentos e entrega-os, de modo confiável, á Sessão ou processos mais altos da camada.

40 Camada 4 Transporte As três principais funções da camada de transporte são: Endereçamento Desenvolvimento de segmentos Serviços de conexão

41 Camada 4 Transporte Endereçamento: usa dois métodos de identificação: Identificador de conexões, usando este identificador, um fornecedor de serviços, como um servidor de impressão, pode se comunicar ao mesmo tempo com mais de um cliente. Identificador de transações, é semelhante aos identificadores de conexões, mas eles se referem a uma unidade que é menor do que conversação. Uma transação é composta de um pedido e uma resposta.

42 Camada 4 Transporte Desenvolvimento de segmentos: algumas das mensagens geradas pelas entidades da rede são muito grandes para que a camada de Rede e as camadas inferiores as manipulem, esta função da camada realiza a divisão dessas mensagens.

43 Camada 4 Transporte A camada de Transporte pode combinar várias mensagens pequenas, direcionadas para o mesmo destino, em um segmento de combinação para reduzir o overhead da rede. (Cada uma das mensagens menores é identificada por seu próprio header, que contém um identificador de conexões.) Endereço de rede (Lógico) Endereço de Dispositivo (Físico) Endereço de Serviço Identificador de Conexões Identificador de Conexões ABC. 100 SA1 CID 1 DADOS CID 2 DADOS

44 Camada 4 Transporte Serviço de Conexão: os serviços de conexão da camada de Transporte podem ser necessários para obter conexões ponto-a-ponto confiáveis, mesmo que serviços de conexão de outras camadas sejam fornecidos ou não. Serviços sem conexões não confirmados Serviços orientados por conexão Serviços sem conexões confirmados

45 Camada 5 Sessão A camada de Sessão facilita a comunicação entre fornecedores e solicitantes de serviços. As sessões de comunicação são controladas através de mecanismos que estabelecem, mantêm, sincronizam e gerenciam o diálogo entre entidades de comunicação, esta camada também ajuda as camadas superiores a identificar e se conectar aos serviços disponíveis na rede.

46 Camada 5 Sessão O principal objetivo da camada é de administração da sessão por atender os fornecedores e os solicitantes de serviço estabelecendo e mantendo a comunicação entre os equipamentos interligados. Na prática, esta função pode ser dividida em três tarefas: Estabelecimento da Conexão Transferência de Dados Liberação da Conexão

47 Camada 5 Sessão Estabelecimento da Conexão: O estabelecimento da conexão inclui todas as subtarefas que devem ser realizadas para que as entidades reconheçam uma às outras e concordem em se comunicar. Verificar as senhas e os nomes de login do usuário. Estabelecer os números da identificação da conexão. Concordar sobre quais serviços são necessários e sua duração. Determinar em qual entidade começa a conversação. Coordenar os reconhecimentos dos procedimentos de retransmissão e de numeração.

48 Camada 5 Sessão Transferência de Dados: As tarefas da transferência de dados mantêm a conexão e a comunicação e passam as mensagens entre duas entidades. As subtarefas abaixo são sempre realizadas: Transferência de dados atual. Reconhecimento do recebimento de dados (incluindo o nãoreconhecimento quando os dados não são recebidos). Restabelecer comunicações interrompidas.

49 Camada 5 Sessão Liberação da Conexão: A liberação da conexão é a tarefa de finalizar uma sessão de comunicação. Pode ser feita através de um acordo entre duas entidades, como duas pessoas que dizem "tchau" ao final de uma conversa ao telefone; ou através de uma perda de conexão óbvia, como alguém que, acidentalmente, desliga o telefone.

50 Camada 6 Apresentação A camada de Apresentação converte os dados para um formato comum (sintaxe de transferência), que possa ser entendido por cada aplicativo da rede e pelos computadores no qual eles são executados. A camada de Apresentação pode também comprimir ou expandir, criptografar ou decodificar dados.

51 Camada 6 Apresentação Conversão: Quando dois computadores que usam conjuntos de regras diferentes tentam se comunicar, eles devem realizar algum tipo de conversão. Os padrões de conversão estão descritos a seguir: Conversão de Ordem de bits Conversão de Ordem de Bytes Conversão de Códigos de Caracteres Conversão de Sintaxe de Arquivos

52 Camada 6 Apresentação Criptografia: Criptografia é um termo geral que descreve os métodos de misturar dados. Transposição Substituição Algébrico Métodos mais usados: Códigos particulares Códigos públicos

53 Camada 7 Aplicação Os serviços que os protocolos da camada de Aplicação suportam incluem os serviços de banco de dados, arquivos, impressão, mensagens e aplicações. A camada de Aplicação não inclui pacotes de software do usuário como o Word ou Excel e etc., mas as tecnologias que permitem que o software do usuário tire proveito dos serviços da rede.

54 Camada 7 Aplicação Divulgação de Serviços: Os servidores divulgam os serviços de rede fornecidos aos clientes da rede. Os servidores usam os diferentes métodos de divulgação do serviço mostrados abaixo: Divulgação do serviço ativo Divulgação do serviço passivo

55 Camada 7 Aplicação Divulgação do Serviço Ativo: Ao realizar a divulgação do serviço ativo, cada servidor envia mensagens periódicas (incluindo endereços de serviços) para anuncia sua disponibilidade. Os clientes também podem fazer o poli dos dispositivos na rede procurando por um tipo de serviço. Os clientes da rede coletam divulgações e constroem tabelas dos serviços atualmente disponíveis.

56 Divulgação do Serviço Passivo: Camada 7 Aplicação Os servidores realizam a divulgação do serviço passivo registrando o serviço e o endereço em um diretório. Quando os clientes querem identificar os serviços disponíveis, eles simplesmente pedem ao diretório para localizar o serviço e fornecer o endereço do serviço.

57 Camada 7 Aplicação Métodos de Uso do Serviço: Para que um serviço de rede possa ser usado, ele deve estar disponível para o sistema operacional local do computador. Há uma variedade de métodos para que isso seja feito, mas cada método pode ser definido pelo local ou nível onde o sistema operacional local reconhece o sistema operacional da rede.

58 Capítulo 3 As Tecnologias Fibre Channel, ATM, ISDN, xdsl, Cable Modem, Frame Relay, VoIP e Centrex

59 O Padrão Fibre Channel - FC Meio físico - cabos ópticos com taxas de até 2 Gbps; Ideal para: - armazenamento de alta performance (servers); - grandes bases de dados; - sistemas de back-up e recuperação; - implementação de clusters entre servers; - armazenamento em rede e workgroups de alta velocidade; - campus backbone e Redes com áudio e vídeo digitais.

60 - Backbones em FC usando Switches e Hubs ; - Aplicação em Sistemas em Rede de vários níveis de criticidade ; O Padrão Fibre Channel - FC

61 O Padrão Fibre Channel - FC Por oferecer: segurança, escalabilidade fluxo de dados sem congestionamento, largura de banda Gigabit, compatibilidade com várias topologias e protocolos, controle de fluxo, auto gerenciamento, hot swap velocidade, excelente custo/benefício, Torna-se ideal para transferência de grandes quantidades de dados, sua a aplicação mais popular é em SANs (Storage Area Networks).

62 O Padrão Fibre Channel - FC Divide-se em 05 níveis: FC-0: refere-se ao nível Físico; FC-1: nesta camada ocorre a codificação/decodificação e a transmissão; FC-2: é o nível dos sinais lógicos; FC-3: nível dos serviços comuns (listagem, busca de grupos e multicast), relacionado aos serviços entre NÓS ; FC-4: responsável pelo interfaceamento entre os protocolosde mais alto nível.

63 ATM (Asynchronous Transfer Mode) A tecnologia ATM é uma das classes de tecnologias de packetswitching que proporcionam o tráfego de informações por um endereço contido dentro do pacote. As tecnologias de packetswitching não são novas; o X-25 e a Arpanet foram introduzidas no mercado em meados dos anos 70. Os principais packet-switching desenvolvidos usavam pacotes com comprimentos variáveis. Por isso, uma latência considerável era introduzida na rede, pois o hardware do processador usava temporizadores especiais e delimitadores para assegurar que o todos os dados estivessem presentes no pacote a ser transmitido.

64 ATM (Asynchronous Transfer Mode) O ATM pode alcançar velocidades de 2.5 Gbps, 10 Gbps para uso limitado e 40 Gbps, tornando-se uma excelente opção para a integração de redes espalhadas geograficamente, com as aplicações atuais. As informações (dados, voz e imagem) são divididas em pacotes (células) de 53 bytes (tamanho fixo), 5 com função de header e 48 para as informações. As células podem estar carregando informações de voz, dados ou imagem, digitalizados. Quando as células atingem seu destino, a estação receptora decodifica-os no formato original.

65 ATM (Asynchronous Transfer Mode) A movimentação das informações contidas nas células é realizada por meio de Switches ATM (equipamentos que fazem o roteamento dos dados, encapsulados em células, dentro da rede ATM). As informações são enviadas conforme a maior necessidade dos transmissores. O ATM opera dando prioridade a determinadas células (imagem por exemplo) que não devem sofrer atrasos, por serem transmissões em tempo real (real time). Esse recurso promove uma alocação dinâmica de banda, dando maior throughput para as células.

66 ATM (Asynchronous Transfer Mode) É importante ressaltar que o ATM, a despeito do que diz o seu nome, NÃO transfere células de forma assíncrona. Este assincronismo apresenta-se na solicitação de transmissão efetuada. Quer dizer, as células de uma informação são transmitidas de forma síncrona, contínua ininterrupta. A característica assíncrona origina-se do tempo aleatório, ou indeterminado, quando iniciará a próxima unidade de informação lógica da conexão estabelecida.

67 ATM (Asynchronous Transfer Mode) Podemos afirmar que se trata de uma opção, até mesmo para sistemas em rede local, porém o custo do hardware envolvido é altíssimo, se comparado às tecnologias já existentes, como o padrão FDDI, Fast- Ethernet, etc. O ATM é considerado um tipo específico de Cell Relay, definido como ISDN de Banda Larga (B-ISDN).

68 ATM (Asynchronous Transfer Mode) Como referência temos: Largura de banda comutada e topologia estrela; Cabo UTP Cat.5e em 2 pares 155 Mbps até 100 m; Cabeamento em fibra óptica multimodo 155 Mbps = m / m; Cabeamento em fibra óptica monomodo 155 Mbps = m; Cabeamento em fibra óptica multimodo 622 Mbps = 300 m / 500 m; Cabeamento em fibra óptica monomodo 622 Mbps = m;

69 ATM (Asynchronous Transfer Mode) Algumas aplicações do ATM: conexão entre mainframes; circuitos de videoconferência; conexão entre equipamentos de PABX; conexão entre LANs; serviços multimídia com dispositivos de alta velocidade; conexão a estações de trabalho;

70 ATM (Asynchronous Transfer Mode)

71 ATM (Asynchronous Transfer Mode) Características de interfaceamento definidas pelo Forum ATM: Cabo UTP cat.5e em 2 pares (12-78) para até 155 Mbps = 100m; Cabeamento óptico MMF - 155Mbps = 1000m/2000m; Cabeamento óptico SMF Mbps = 15000m; Cabeamento óptico MMF- 622 Mbps = 300/500m; Cabeamento óptico SMF Mbps = 15000m.

72 A tecnologia ISDN (Integrated Services Digital Network) O conceito da ISDN ou RDSI (Rede Digital de Serviços Integrados) foi originalmente introduzido nos Estados Unidos no início dos anos 80. Trata-se, basicamente, de uma evolução das aplicações de telefonia, oferecendo conectividade digital desde a central telefônica até o equipamento do assinante. Isto permite que o ambiente opere em uma ampla gama de serviços, incluindo dados, voz e vídeo, por meio de um conjunto de interfaces de usuários com necessidades e objetivos diversos.

73 A tecnologia ISDN Eis algumas aplicações da ISDN: Vídeo-conferência; Serviços de banda larga residencial; Transmissão de FAX de alta resolução; Serviços de trunking e comunicação celular; Conexão de sistemas PABX.

74 A tecnologia ISDN A arquitetura ISDN inclui processadores de aplicações para transporte e gerenciamento de comunicações, além de alguns serviços de controle do usuário, como por exemplo: - Mensagens de voz; - Centros de distribuição de recados de voz; - Mensagens de texto; - Tráfego de dados.

75 A tecnologia ISDN Segundo norma do CCITT (atual ITU), são usadas duas interfaces ISDN para conexão ao equipamento do usuário. Os canais B e D do ISDN são combinados na interface BRI (Basic Rate Interface), com o uso de dois canais B + 1 canal D, e na interface PRI (Primary Rate Interface), com o uso de 23 canais B + 1 canal D ou 30B+D, esta última uma versão internacional da ISDN PRI.

76 A tecnologia ISDN Algumas operadoras, como a AT&T, compartilham um canal D simples para múltiplos PRIs. O canal D em uma configuração 23B+D pode ser utilizado para controlar o número de conexões PRI 24B.

77 A tecnologia ISDN O nó de rede ISDN oferece, também, interligações para quatro tipos de redes: - redes de canais; - redes de circuitos; - redes de pacotes; - redes de sinalização de canal comum. Os três primeiros tipos referem-se à tecnologia de switching.

78 Os elementos que compõem o ISDN são basicamente: 1. NT (Network Terminal); 2. TE (Terminal Equipment); 3. TA (Terminal Adapter); 4. Barramento; 5. Rede Interna; 6. Roteador. A tecnologia ISDN

79 A tecnologia xdsl O xdsl baseia-se na divisão do sinal telefônico em canais diferenciados faixas de freqüência. Esta divisão é efetuada por meio de técnicas conhecidas como FDM (Frequency Division Multiplexing) ou pelo cancelamento de ecos e outros ruídos eletronicamente. Splitter

80 A tecnologia xdsl Desde o início de 1997, foi desenvolvida uma grande variedade de técnicas xdsl. As mais conhecidas se enquadram em uma das cinco categorias relacionadas na tabela abaixo. Categoria Taxa de dados típica Upstream Downstream ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line) 1 Mbps 8 Mbps HDSL (High bit rate Digital Subscriber Line) 1,544/2,048 1,544/2,048 Mbps RDSL (Rate Adaptive Digital Subscribr Line) 784 Kbps 4 Mbps SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) 2 Mbps 2 Mbps VDSL (Very high bit rate Digital Subscriber Line 1,5 Mbps 52 Mbps

81 A tecnologia xdsl ADSL, HDSL, RDSL, SDSL, VDSL, A padronização ADSL ou (Assinante de Linha Digital Assimétrica), vem sendo oferecida pelas operadoras de telefonia para suporte a aplicações de banda larga sobre o mesmo canal que o usuário pode continuar usando para ligações telefônicas convencionais.

82 A tecnologia xdsl Entre as principais aplicações para a tecnologia ADSL estão os canais de banda larga residenciais e para o mercado SOHO. Diversas aplicações são possíveis. No desenho abaixo, um exemplo de vídeo sob demanda para treinamento. Fibra Ótica atécentral Rede Unidade ADSL de Rede 1- Canal de Upstreem 2,048 Mbit/s 1 - Canal Downstreem de 16 kbit/s 1 - Canal de Voz telefônico analógico de 4 khz Linha de Assinante Unidade ADSL de Assinante Usuário Vídeo em Demanda Telefone Conversor MPEG 2

83 A tecnologia CABLE MODEM Basicamente, qualquer infra-estrutura de transmissão de sinais que chegue à residência ou empresa poderia ser utilizada para transmissão de dados. A tecnologia Cable Modem utiliza os canais de TV por assinatura para esta função.

84 A tecnologia CABLE MODEM Tendo em vista que a TV a cabo é atualmente uma tecnologia analógica, são necessários modems para transmitir dados sobre a infra-estrutura de TV a cabo. A maioria dos sistemas de TV a cabo são unidirecionais. Por isso, alguns modems a cabo desenvolvidos durante os últimos anos da década de 1990 incluíam um modem V.34 embutido para transmissão upstream através da linha telefônica.

85 A figura representa o esquema de conexão via CABLE- MODEM bidirecional e unidirecional. A tecnologia CABLE MODEM Televisor Televisor Headend Splitter Headend Splitter Download e Upload Cable modem Computador Linha Telefônica Download Upload Cable modem Computador

86 A tecnologia CABLE MODEM

87 VOIP (voice over IP) - Voz sobre IP Ao contrário da utilização de canais de voz para transportar dados, desde o ISDN se busca uma solução para transmitir voz sobre canais de dados já existentes. A tecnologia VoIP, que evoluiu para a Telefonia IP, e hoje para as NGNs (Next Generation Networks), integrou os dois mundos. Com o uso da Internet, a larga disponibilidade de canais de dados acabou criando uma infra-estrutura que trouxe também a redução de custos como uma das grandes vantagens desta integração.

88 VOIP (voice over IP) - Voz sobre IP Topologia de implementação de uma solução VOIP

89 Centrex (Central Office exchange Service) Trata-se de um serviço de última geração das companhias telefônicas locais. O Serviço CENTREX, tende a substituir gradativamente os sistemas PBX. Dentro deste pacote de serviços, existe ainda o DID (Direct Inward Dialing), que provê para cada cliente números individuais sem a necessidade da presença de uma linha física dentro do PBX para cada possível conexão.

90 Centrex (Central Office exchange Service) Este serviço vem sendo disponibilizado em algumas regiões do país, e como principais características, podemos destacar: - Não há necessidade de aquisição de um PABX; - Dispensa infra-estrutura local; - Manutenção e atualizações técnicas realizadas pela operadora; - Facilidade de ampliação ou reduções de ramais; - Acesso a correio de voz; - Discagem direta a ramal DDR; - Distribuidor automático de chamadas; - Tarifação por ramal ou única por assinant ; - Bloqueio de chamadas DDI.

91 Frame Relay O Frame Relay é um protocolo WAN de alta performance que opera nas camadas Física e Enlace do modelo OSI. Esta tecnologia utiliza a comutação por pacotes para promover a interface com outras redes através de dispositivos de borda (roteadores), compartilhando dinamicamente os meios de transmissão e a largura de banda disponível de forma mais eficiente e flexível.

92 Frame Relay Esta tecnologia é chamado de tecnologia multiacesso e pode conectar vários dispositivos de rede em uma WAN multiponto. Para operar, cada roteador necessita apenas de uma conexão (interface física) para promover a comunicação entre o usuário e a operadora fornecedora da solução. Sua flexibilidade permite também a utilização do Frame Relay na implementação de redes privadas. O serviço é oferecido pelas operadoras através de um PVC (Permanent Virtual Circuit), que é um enlace de dados não confiável (por não fornecer a confirmação da entrega dos dados) entre o cliente e a operadora. Por este motivo é uma alternativa econômica para os projetos de WAN ponto-a-ponto.

93 VPN (Virtual Private Network) Também é um solução desenvolvida para se utilizar a Rede Pública como meio de transporte para redes corporativas. As VPNs (Virtual Private Networks) ou Redes Privadas Virtuais são conexões privadas e seguras, que estendem as redes corporativas de uma empresa para seus escritórios remotos, usuários remotos e parceiros de negócios utilizando os recursos da Internet. Reduz custos com as comunicações corporativas por dispensarem os links dedicados ou discados, substituindo-os pela Internet.

94 VPN (Virtual Private Network) A segurança é garantida pela criação de túneis (criptografados) entre os pontos autorizados para tal. O VPN IPSec Router é o dispositivo (hardware) responsável pela criptografia e gerenciamento das conexões seguras aos demais equipamentos de VPN e clientes remotos.

95 VPN (Virtual Private Network) Características mínimas importantes para a implementação de uma VPN: Usuários: Recurso de Autenticação de forma a restringir o acesso somente a pessoas autorizadas. Endereços: Gerenciamento de modo a não se permitir que estranhos tenham acesso a rede corporativa. Dados: Estabelece a comunicação com recurso de Criptografia (garante a segurança para o trafego). Chaves de Criptografia: São as chaves de criptografia que garantem que somente VPN Routers autorizados compartilhem informações. Portanto deve-se manter controle constante sobre as mesmas, bem como promover a troca sistemática destas chaves de forma a proteger as VPNs.

96 VPN (Virtual Private Network) FILIAL - SP Roteador de borda Frame relay Roteador de borda VPN IPSec Roteador VPN Modem ADSL Internet Modem ADSL Roteador VPN

97 Capítulo 4 Soluções Wireless (WLANs)

98 Soluções Wireless (WLANs) Redes sem fio => operam como as redes locais convencionais viabilizam o acesso aos servidores e demais recursos da rede sem o uso de cabos: Infravermelho LASER RF - Rádio freqüência Apresentam baixa taxa de transmissão (Mbps)

99 Soluções Wireless (WLANs) IEEE => aprovou um protocolo WLAN - Wireless LAN que define a camada física e o MAC para LANs sem fio (WLAN s) Preocupação com o MAC: CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

100 Soluções Wireless (WLANs) O CSMA/CA garante que os dados serão enviados apenas com canal livre, o usuário que deseja transmitir envia um RTS (Request to send); Só transmite ao receber o CTS (Clear to send) não recebendo o CTS => canal ocupado, tentar mais tarde;

101 Por que o CSMA/CA? Comunicação one-way em cada etapa menor complexidade de hardware menor custo final. Soluções Wireless (WLANs) O IEEE define duas freqüências de RF => tecnologia spread spectrum A transmissão de sinais é espalhada por uma ampla escala de freqüência do espectro de rádio

102 Spread spectrum => maior segurança Soluções Wireless (WLANs) duas técnicas de spread spectrum: DSSS Direct Sequence Spread Spectrum FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum operam em freqüências de 2,4 GHz a 2,4835GHz DSSS => velocidades de 1 ou 2 Mbps FHSS => velocidades de 1 ou 2 Mbps Nos meados do ano de 2000 foi aprovado um novo protocolo para Wireless, denominado IEEE b na velocidade de 11Mbps.

103 Soluções Wireless (WLANs) Direct Sequence Spread Spectrum espalhamento de um sinal por uma ampla faixa em 2,4 GHz => B = 900 MHz Frequency Hopping Spread Spectrum método adotado pela maioria dos fabricantes de produtos WLAN em vez de espalhar o sinal em uma banda de freqüência, o FHSS utiliza hoppings => hop sequence => vários canais

104 Soluções Wireless (WLANs)

105 Soluções Wireless (WLANs)

106 Links a laser Soluções Wireless (WLANs) Os enlaces a laser, como opção para o wireless, permite a transmissão de sinais entre 2 pontos a distâncias da ordem de 1500m, sem a necessidade da instalação de cabos ou reserva de espectro de freqüência. As velocidades são compatíveis com o padrão ethernet (10Mbps), e o link inclui conversores eletro-óptico e optoelétrico, telescópio transmissor e receptor de alta resolução.

107 Soluções Wireless (WLANs) Como características de um enlace a laser, temos: -Dispensa a instalação de cabos e fibras ópticas e não sofre interferências eletromagnéticas. Flexibilidade para relocação do enlace óptico; -Comunicação inviolável, velocidades compatíveis de transmissão LAN; -Ideal para ambientes ruidosos, como centrais elétricas e fábricas automatizadas ou implementações de conexões em campus; -Em centros urbanos onde exista saturação no espectro de freqüência;

108 Soluções Wireless (WLANs)

109 Soluções Wireless (WLANs) Uma variante da tecnologia WIRELESS está sendo bastante empregada em sistemas de telefonia FIXA e em acessos a INTERNET via rádio. Pode receber o nome de LAST MILE (última milha) ou como é mais conhecida WLL ou Wireless Local Loop.

110 Tecnologia WLL Outra aplicação consiste na implementação de um sistema de distribuição de dados do tipo ponto-a-multiponto, ou seja a partir de um ponto central, que possui acesso a INTERNET, é oferecida, por meio de uma antena OMNI-DIRECIONAL, banda de acesso para ser compartilhada por várias LAN s numa MAN. Esta solução normalmente é oferecida por um provedor para escolas ou empresas.

111 Tecnologia WLL

112 Central de Telefonia Wireless Tecnologia WLL Estação de Rádio Base Estação de Rádio Base Outras empresas de telefonia Conexão via microondas ou fibra óptica Terminal Fixo Acesso sem fio - Wireless - Terminal Fixo

113 Capítulo 5 Técnicas de Comunicação

114 Técnicas de comunicação Informação - analógica ou digital (áudio, vídeo ou dados); Transmissor - condiciona o sinal de saída para o meio físico (canal); Canal - caminho entre a entrada e saída com atrasos e atenuação; Receptor - condiciona o sinal de entrada do meio físico (canal);

115 Técnicas de comunicação Sinal Digital Sinal Analógico

116 Modulação de pulso (LANs) Para a transmissão de informações através de um sinal digital, é necessário codificar o sinal digital através da modulação do mesmo. Um dos tipos mais conhecidos de modulação de pulso é o PCM (Pulse Code Modulation). Eis algumas variações possíveis: PAM (Pulse Amplitude Modulation); PWM (Pulse Width Modulation); PPM (Pulse Position Modulation). DM (modulação por atraso de pulso Delay Modulation)

117 PCM codificação Manchester (LANs) Nas redes ethernet a 10Mbps, tipicamente é utilizado o PCM Manchester, conforme especificação Ethernet (IEEE 802.3), desenvolvida pela XEROX Corporation.

118 Confiabilidade (LANs) Existem diversos métodos para detecção e correção de erro utilizados nas redes ethernet. As confiabilidades típicas de cada um dos métodos são: 65% para o VRC 85% para o LRC 99,99995% para o CRC.

119 Tecnologias de Redes (LANs) A alguns anos atrás, diversas tecnologias de LAN disputavam o mercado. As três tecnologias de LANs mais aceitas e utilizadas naquela época possuiam características bastante distintas, cada uma com sua própria topologia física e lógica e respectivos meios físicos (cabos e conectores). Atualmente, apenas as redes ethernet dominam o mercado das LANs. Ethernet Token-Ring FDDI

120 NORMAS IEEE (Aplicáveis a LANs) O IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) é uma organização norte americana responsável por desenvolver padrões na área de engenharia elétrica e eletrônica. Fundado em 1884, é responsável também pelos principais protocolos de redes de computadores, inclusive o Ethernet, definido pelo protocolo IEEE802.3, e com diversas variações, representadas por sufixos como IEEE802.3z (Gigabit Ethernet), IEEE802.3ad (Ethernet Trunking) etc.

121 NORMAS IEEE (Aplicáveis a LANs) A Série IEEE/ISO 802.X/ 8802.X Em 1985, o comitê do Computer Society's Project 802 do Institute of Electrical Electronic Engineers (IEEE) publicou uma série de padrões das camadas Física e de Link de Dados que foram adotados pelo ANSI (American National Standard Industrie). Esses padrões foram também revisados e publicados novamente pela ISO, onde são chamados de protocolos ISO 8802.

122 NORMAS IEEE (Aplicáveis a LANs) Resumo de Protocolos IEEE 802.X: IEEE Implementação de protocolos IEEE Especificações de Ethernet IEEE Redes Industriais (Token-Bus) IEEE Especificações Token-Ring IEEE Implementações de MAN IEEE Transmissão de dados baixa velocidade. IEEE Implementações em Wireless (Wi-Fi) IEEE Implementações 100VG-AnyLAN

123 Ethernet (10 Mbps) Desenvolvido pela Xerox, DEC e Intel em 1972, com uma largura de banda de 1 Mbps, mais tarde padronizado a 10 Mbps pelo IEEE, sob a norma IEEE 802.3, e inicialmente introduzido na topologia em barramento. cabo coaxial cheapernet terminadores de 50 ohms utp aui transceiver Cabo coaxial yellow cable conectores BNC e T cada NÓ terminadores de 50 ohms

124 Ethernet (10 Mbps) Coaxial 10Base2 - conector BNC, para um máximo de 30 nós e 185 metros por segmento; Coaxial 10Base5- conector AUI, para um máximo de 100 nós e 500 metros por segmento; Par trançado 10 Base T - conector RJ45, para um máximo de 100 metros por segmento; Fibra óptica 10 BASE FL - conector ST, máximo de metros por segmento;

125 Controle de acesso à midia MAC (Media Access Control) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

126 O quadro Ethernet O quadro Ethernet 802.3, conhecido como frame Ethernet tipo II, possui os campos abaixo: (incluindo o cabeçalho do protocolo de camada 3)

127 Fast Ethernet (100Base-T) A tecnologia Fast Ethernet (100BaseT), uma versão de 100 Mbps da popular Ethernet 10BaseT, foi oficialmente adotada pelo IEEE como nova especificação em maio de Essa tecnologia foi oficialmente denominada de padrão IEEE 802.3u e é um padrão suplementar ao já existente, o IEEE

128 Fast Ethernet (100Base-T)