Prof. Rafael Gross.

Transcrição

1 Prof. Rafael Gross

2 Repetidor Usado basicamente em redes de topologia em barramento, o repetidor permite que a extensão do cabo seja aumentada, criando um novo segmento de rede. Uso de um repetidor para aumentar a extensão da rede

3 O repetidor é apenas uma extensão (um amplificador de sinais) e não desempenha qualquer função no controle do fluxo de dados. Todos os pacotes presentes no primeiro segmento serão compulsoriamente replicados para os demais segmentos. Por exemplo, se a estação 1 enviar um pacote de dados para a estação 2, esse pacote será replicado para todas as máquinas de todos os segmentos da rede. Em outras palavras, apesar de aumentar a extensão da rede, aumenta também o problema de colisão de dados.

4 Ponte (Bridge) A ponte é um repetidor inteligente, pois faz controle de fluxo de dados. Ela analisa os pacotes recebidos e verifica qual o destino. Se o destino for o trecho atual da rede, ela não replica o pacote nos demais trechos, diminuindo a colisão e aumentando a segurança. Por analisar o pacote de dados, a ponte não consegue interligar segmentos de redes que estejam utilizando protocolos diferentes. Há duas configurações que podem ser utilizadas com a ponte: a configuração em cascata e a configuração central.

5 Ponte (Bridge) No caso da configuração em cascata, as pontes são ligadas como se fossem meros repetidores. A desvantagem dessa configuração é que, se uma estação do primeiro segmento quiser enviar um dado para uma estação do último segmento, esse dado obrigatoriamente terá de passar pelos segmentos intermediários, ocupando o cabo, aumentando a colisão e diminuindo o desempenho da rede.

6 Configuração em Cascata

7 Ponte (Bridge) Já na configuração central, as pontes são ligadas entre si. Com isso, os dados são enviados diretamente para o trecho de destino. Usando o mesmo exemplo, o dado partiria da estação do primeiro segmento e iria diretamente para a estação do último segmento, sem ter de passar pelos segmentos intermediários.

8 Ponte (Bridge) Configuração Central

9 Hub (Concentrador) Apesar da rede estar fisicamente conectada como estrela, caso o hub seja utilizado ela é considerada logicamente uma rede de topologia barramento, pois todos os dados são enviados para todas as portas do hub simultaneamente, fazendo com que ocorra colisões. Somente uma transmissão pode ser efetuada por vez.

10 Hub (Concentrador) Em compensação, o hub apresenta diversas vantagens sobre a topologia linear tradicional. Entre elas, o hub permite a remoção e inserção de novas estações com a rede ligada e, quando há problemas com algum cabo, somente a estação correspondente deixa de funcionar.

11 Hub (Concentrador) Quando um hub é adquirido, devemos optar pelo seu número de portas, como 8, 16, 24 ou 32 portas. A maioria dos hubs vendidos no mercado é do tipo "stackable", que permite a conexão de novos hubs diretamente (em geral é necessário o pressionamento de uma chave no hub e a conexão do novo hub é feito em um conector chamado "uplink"). Portanto, você pode ir aumentando a quantidade de hubs de sua rede à medida em que novas máquinas forem sendo adicionadas.

12 Switch (Chaveador) Podemos considerar o switch um "hub inteligente". Fisicamente ele é bem parecido com o hub, porém logicamente ele realmente opera a rede em forma de estrela. Os pacotes de dados são enviados diretamente para o destino, sem serem replicados para todas as máquinas. Além de aumentar o desempenho da rede, isso gera uma segurança maior. Várias transmissões podem ser efetuadas por vez, desde que tenham origem e destino diferentes.

13 Roteador (Router) O roteador é um periférico utilizado em redes maiores. Ele decide qual rota um pacote de dados deve tomar para chegar a seu destino. Basta imaginar que em uma rede grande existem diversos trechos. Um pacote de dados não pode simplesmente ser replicado em todos os trechos até achar o seu destino, como na topologia linear, senão a rede simplesmente não funcionará por excesso de colisões, além de tornar a rede insegura (imagine um pacote de dados destinado a um setor circulando em um setor completamente diferente).

14 Roteador (Router) Existem basicamente dois tipos de roteadores: os estáticos e os dinâmicos. Os roteadores estáticos são mais baratos e escolhem o menor caminho para o pacote de dados. Acontece que esses roteadores não levam em consideração o congestionamento da rede, onde o menor caminho pode estar sendo super utilizado enquanto há caminhos alternativos que podem estar com um fluxo de dados menor. Portanto, o menor caminho não necessariamente é o melhor caminho.

15 Roteador (Router) No caso dos roteadores dinâmicos, eles escolhem o melhor caminho para os dados, já que levam em conta o congestionamento da rede. Talvez o pacote de dados siga por um caminho até mais longo, porém menos congestionado que, no final das contas, acaba sendo mais rápido. Alguns roteadores possuem compressão de dados, que fazem aumentar a taxa de transferência.

16 Métodos para serviços de comunicação Existem diversos modos para transmitir dados entre uma origem e destino, sendo eles: Comunicação paralela e serial, síncrona, assíncrona e isócrona, simplex e duplex.

17 Métodos para serviços de comunicação Comunicação Serial - método de transmissão de dados em que os bits representando um caractere são transmitidos em seqüência, um bit por vez, por um canal de comunicações único, sendo limitada pela velocidade da linha.

18 Métodos para serviços de comunicação Comunicação Paralela Transmissão simultânea, por diferentes canais, dos bits representando um caractere. Contrastando com a comunicação serial, uma comunicação paralela transmite um grupo de bits de cada vez. A comunicação paralela permite transmitir dados mais rapidamente que a serial, mas tem suas limitações. Por exemplo, a comunicação paralela requer um canal de comunicação relativamente mais complexo. Quanto mais longa a ligação paralela, pior é a degradação do sinal elétrico para o nós mais distantes.

19 Métodos para serviços de comunicação A comunicação serial, por outro lado, com seu caminho mais simples para os dados, é tipicamente mais lenta, mas possibilita a transmissão de dados através dos sistemas existentes de comunicação que nem foram originalmente projetados para esse tipo de transmissão. Por isso, as comunicações seriais são vistas por quase todo lugar, incluindo conexões de terminais a sistemas, conexões por linhas discadas, conexões via satélite e linhas de fibras óticas de alta velocidade. Os problemas com velocidade típicos para as comunicações seriais estão evaporando rapidamente com as novas tecnologias de alta velocidade. USB e Firewire.

20 Métodos para serviços de comunicação Modos de transmissão de dados Comunicação Síncrona, Assíncrona e Isócrona. As comunicações de dados são na verdade uma transferência de 0s e 1s entre um transmissor e um receptor. Como fazer então para identificar onde começa e termina um caractere, já que tudo não passa de uma seqüência de bits? Para isso existem três tipos de técnicas de sincronização.

21 Métodos para serviços de comunicação Comunicação Síncrona: Na comunicação síncrona os dois nós (transmissor e receptor) coordenam a comunicação entre si, de forma que um nó sempre sabe o que o outro nó está enviando. Para obter tal sincronismo a comunicação depende de um relógio inerente a rede.

22 Métodos para serviços de comunicação Comunicação Assíncrona: A comunicação assíncrona é obtida envolvendo os dados com bits especiais de início e de parada, em um processo denominado encapsulamento de dados. Os dados podem ser transmitidos pelo nó transmissor sem esperar pela notificação prévia do nó receptor. Comunicação Isócrona: Na comunicação isócrona uma taxa de transmissão de dados é pré negociada entre os nós, de forma a criar uma taxa de entrega contínua de bits.

23 Comunicação Duplex, Half-Duplex e Full Duplex As comunicações serial, paralela, síncrona, assíncrona e isócrina representam técnicas diferentes para transferir dados. Associados a essas técnicas existem três modos diferentes de transmissão de dados usados para fins de comunicação; cada um corresponde a um tipo específico de circuito simplex, half-duplex e full duplex. Esses modos especificam protocolos aos quais os nós transmissores e receptores obedecem para transferir dados.

24 Comunicação Duplex, Half-Duplex e Full Duplex Simplex: Os dados fluem em apenas uma direção; um dispositivo assume o papel de transmissor e o outro de receptor. Esses papéis não podem ser invertidos. Half Duplex: Os dados podem fluir em ambas as direções, mas somente uma unidade pode enviar dados de cada vez. Quando um nó está no estado de envio, o outro fica em modo de recepção.

25 Comunicação Duplex, Half-Duplex e Full Duplex Full Duplex: Ocorre em uma ligação com envio e recepção simultâneos de dados em ambas as direções.

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27 Comunicação Analógica e Digital Os dados em uma rede de computadores são transmitidos em um meio físico na forma de sinais analógicos ou digitais. O formato de transmissão apropriado depende do tipo de meio de transmissão que será utilizado. Dados transmitidos utilizando recursos de transmissão analógica são convertidos para sinais analógicos, que são ondas eletromagnéticas semelhantes a uma senóide.

28 Comunicação Analógica e Digital Dados transmitidos utilizando recursos de transmissão digital são convertidos para sinais digitais, que são criados aplicando uma corrente (voltagem presente) ou desligando-a (voltagem ausente). Ex: Uma vitrola de discos de vinil ou um rádio utilizam sinais analógicos. A voz humana tem originalmente um formato analógico. Já em um computador, todo o tipo de comunicação é feita de forma digital. Tudo é 0 e 1, ou, ligado e desligado. Quando um computador necessita se conectar à Internet através de um modem utilizando linha discada, os sinais originalmente em formato digital são convertidos para sinais analógicos.

29 Sinal Analógico Ocorre variação contínua do sinal ao longo do tempo. Ex: Voz e fontes sonoras.

30 Sinal Digital Ocorre variação discreta do sinal ao longo do tempo, possui pulsos nos quais a amplitude é fixa. O sinal é construído através de uma sequência de intervalos de tamanho fixo iguais. Ex: Transmissão de informações do disco rígido para a CPU.

31 Modem (MODulator/DEModulator) O modem é um excelente exemplo de uso dos sinais analógico e digital, uma vez que o modem é responsável por modular e desmodular o sinal (e vice-versa).

32 Comunicação Analógica e Digital Sinal analógico é um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. Comunicação analógica refere-se a qualquer método de comunicação baseado em princípios analógicos. Sinal digital é quando toda a informação é codificada em bits, que são representados na forma de variações de voltagens, que representam os estados ligado e desligado (0 e 1).

33 Comunicação Analógica e Digital Na comunicação analógica os dados são transmitidos em forma de ondas senoidais, contendo três atributos: amplitude, freqüência e fase. Amplitude É representada pelo nível de voltagem no cabo, que define a intensidade da transmissão. Freqüência É o número de oscilações ou ciclos de uma onda em um determinado intervalo de tempo. A freqüência de 1 ciclo por segundo é denominada Hz Fase É o ponto que uma onda atingiu dentro de um ciclo.

34 Comunicação Analógica e Digital

35 Velocidade e Capacidade em um canal de comunicação Quando se fala em redes de computadores e transmissão de dados, logo vem à tona o assunto velocidade. De forma geral, em uma rede de computadores velocidade implica taxa de dados, ou seja, o quão rápido os dados podem ser transmitidos de um nó para outro; capacidade indica a quantidade de dados que podem ser transportados por um canal de comunicação. Os conceitos de velocidade e capacidade de transmissão de dados são muitas vezes confundidos. Para descrevê-los são utilizados os seguintes termos: Largura de Banda, Taxa de Dados, Capacidade de Fluxo.

36 Largura de Banda e Taxa de Dados Em comunicações analógicas, largura de banda referese à capacidade total de um canal de comunicação, e é a diferença entre a freqüência mais alta e a mais baixa que podem ser transportadas pelo canal. Nas comunicações digitais, a largura de banda relaciona-se à taxa de dados, que é a quantidade de dados que podem ser transferidos por um meio de comunicação em um dado período. A taxa de dados é medida em bits por segundo (bps). A taxa baud descreve a quantidade de mudanças discretas em um período do sinal.(bits por segundo)

37 Capacidade de Fluxo Frequentemente capacidade de fluxo é confundida com largura de banda. A capacidade de fluxo determina a capacidade real de transmissão em um meio de comunicação. Em uma rede de computadores, a largura de banda representa a capacidade teórica em um meio de comunicação, expressa em bits por segundo. Em uma rede Fast Ethernet, cuja largura de banda é de 100mbps, a capacidade de fluxo geralmente é limitada a um valor inferior, determinado por fatores externos como capacidade de processamento de um nó, velocidade de processamento de entrada e saída, sobrecarga no sistema operacional etc. Todos esses fatores reduzem a taxa de dados.

38 Limite de Shannon e Teorema de Nyquist O limite de Shannon é um teorema matemático e descreve um modelo para determinar a taxa máxima de dados de um canal de comunicações analógicas e com ruídos. Nas comunicações digitais, a taxa máxima de transmissão de dados é definida pelo Teorema de Nyquist.

39 Multiplexação e Chaveamento Dois outros conceitos relacionados com redes e comunicações entre computadores são multiplexação e chaveamento. Multiplexação é uma técnica usada para colocar múltiplos sinais em um único canal de comunicação. Ex: Sinais de televisão. Chaveamento diz respeito a vincular uma fonte emissora a um destino apropriado. Existem duas estratégias básicas para chaveamento usadas em redes de computadores: Chaveamento por Circuito e Chaveamento por Pacotes.

40 Multiplexação e Chaveamento Chaveamento por Circuito: Um circuito físico dedicado deve ser estabelecido entre nós fonte e destino antes de ocorrer a transmissão de dados, e esse circuito deve persistir durante toda a transmissão. Chaveamento por Pacotes: Os nós compartilham um canal de comunicação através de um circuito virtual, que nada mais é do que uma conexão não dedicada baseada em um meio compartilhado que fornece ao usuário de alto nível os serviços de uma conexão direta dedicada entre nó origem e destino.

41 Multiplexação e Chaveamento Chaveamento por Pacotes: No contexto de redes de computadores, a comutação de pacotes é um paradigma de comunicação de dados em que pacotes (unidade de transferência de informação) são individualmente encaminhados entre nós da rede através de conexões tipicamente compartilhadas por outros nós. Este contrasta com o paradigma rival, a comutação de circuitos, que estabelece uma ligação virtual entre ambos os nós para seu uso exclusivo durante a transmissão (mesmo quando não há nada a transmitir). A comutação de pacotes é utilizada para otimizar a largura de banda da rede, minimizar a latência (i.e., o tempo que o pacote demora a atravessar a rede) e aumentar a robustez da comunicação.

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43 Multiplexação e Chaveamento Chaveamento por Circuito: Nas redes de comutação de circuitos, antes de ser enviada qualquer informação, procede-se ao estabelecimento de um caminho físico" ponta a ponta entre os terminais que pretendem estabelecer a comunicação, em outras palavras, deve previamente existir uma conexão física entre os usuários pela qual a informação deverá ser transmitida. A comunicação via comutação de circuitos envolve três etapas: 1) Estabelecimento da conexão; 2) Transferência da informação; 3) Desconexão do circuito.

44 Multiplexação e Chaveamento

45 Exercícios : Fazer uma pesquisa e entregar no formato ABNT. Qual a tendência das redes via energia elétrica? -Introdução. -O que é?como utilizá-la? -Conclusão.