Comunicação de Dados e Teleprocessamento. Estrutura de um Rede de Comunicações. Tarefas realizadas pelo sistema de comunicação

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1 Comunicação de Dados e Teleprocessamento Profa.. Cristina Moreira Nunes Estrutura de um Rede de Comunicações Tarefas realizadas pelo sistema de comunicação Utilização do sistema de transmissão Geração de sinal Sincronização Formatação das mensagens Detecção e correção de erros Controle de fluxo Codificação da informação Compressão de dados Encriptação dos dados Roteamento Endereçamento Gerenciamento da rede 1

2 Redes de Comunicação de Dados A maneira mais fácil de ligar dois dispositivos é via uma conexão ponto-a-ponto Nem sempre isto é viável: distância entre os dispositivos dispositivos precisam ser ligados a vários outros Solução: Anexar o dispositivo a uma rede de comunicação Redes de comunicação podem ser pessoais (PAN ou WPAN), locais (LAN), metropolitanas (MAN) ou de longa distância (WAN). As redes podem ser com ou sem fio. Redes de comunicação de dados PAN (Personal( Ou WPAN (Wireless Personal São redes informais de pequeno alcance que funcionam sem fios, também chamada de rede ad hoc. Podem ser redes temporárias. Exemplos de uso: reuniões improvisadas, impressão de documentos sem a necessidade de se ligar a redes fixas, partilhar informações entre dispositivos Bluetooth, etc. 2

3 LAN (Local( Normalmente, é de uma única organização todos os dispositivos estão acessíveis ao gerente da organização Não envolve meios públicos de comunicação usuário instala e controla equipamentos Taxas de transmissão são maiores do que as encontradas nas WANs Taxas de erros menores Tradicionalmente, utilizam de mecanismos de broadcast para realizar transmissão. WLAN (Wireless( Local Redes locais sem fio Oferecem ligações livres de cabos entre notebooks, computadores de mesa, impressoras, PDAs. Conectam entre si ou a uma rede fixa através de pontos de acesso (access point). MAN (Metropolitan( Versão ampliada das LANs; Normalmente, abrange um conjunto de prédios ou até mesmo uma cidade; Envolve meios públicos de comunicação; Sistema de TV a cabo. 3

4 WAN (Wide( Abrangência desde um país até distâncias intercontinentais. Tipicamente, consiste de um conjunto de nós interconectados. A função destes nós é prover facilidades de comutação para transportar dados de nodo a nodo até alcançar o destino. Envolve meios públicos de comunicação Usuário depende de empresas prestadoras de serviços de comunicação, tendo que pagar pelos mesmos; Maiores taxas de erros; WAN (Wide( Tradicionalmente, as WANs têm sido implementadas com base em duas tecnologias: comutação de circuitos e comutação de pacotes. Exemplos de tecnologias: Frame Relay, ATM, 10 Gigabit Ethernet. Comutação de Circuitos um caminho de comunicação dedicado é estabelecido entre duas entidades; a transmissão é realizada sem atrasos; rede telefônica. WAN (Wide( Comutação de Pacotes não existe um caminho dedicado; dados enviados como um conjunto de pacotes; pacotes passam de nodo a nodo na direção da entidade destino; em cada nodo, o pacote é recebido, armazenado e transmitido para o próximo nodo. 4

5 WAN (Wide( Frame Relay comutação de pacotes desenvolvida quando a transmissão digital a longa distância apresentava uma elevada taxa de erros necessidade de agregar bits de redundância o advento de sistemas de telecomunicações modernos dispensa este overhead; Frame Relay foi desenvolvido considerando estes aspectos; sistema original comutação de pacotes: 64Kbps; Frame Relay opera eficientemente a 2Mbps. WAN (Wide( ATM (Asynchronous Transfer Mode) pode ser visto como uma evolução do Frame Relay Frame Relay opera com pacotes de tamanho variável ATM opera com pacotes de tamanho fixo desenvolvido para operar na faixa de 100 Mbps; pode ser visto também como uma evolução da comutação de circuitos permite a definição de múltiplos canais virtuais com taxas de transmissão definidas sob demanda. WAN (Wide( ISDN (Integrated Services Digital Integrar serviços de comunicação em uma única rede; Narrowband ISDN (banda estreita); B-ISDN (banda larga). 5

6 Tipos e Modos de Transmissão Modos de operação Pode-se classificar os sistemas em relação ao sentido do fluxo de informação em três modos: Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex Tipos e Modos de Transmissão Simplex tráfego em apenas uma direção. Half-Duplex tráfego em ambas as direções, mas não simultaneamente. ou Full-Duplex tráfego em ambas as direções e ao mesmo tempo. Tipos e Modos de Transmissão Tipos de ligação ao meio: ponto-a-ponto: apenas dois pontos de comunicação, um em cada extremidade do enlace. multiponto: presença de três ou mais dispositivos de comunicação com possibilidade de utilização do mesmo enlace. Ponto-a-ponto Multiponto 6

7 Tipos e Modos de Transmissão Transmissão paralela ou serial Paralela Todos os bits de um caracter são transmitidos simultaneamente através de canais físicos separados bit 1 bit 2 bit 3 bit 4 bit 5 bit 6 bit 7 bit 7 Tipos e Modos de Transmissão Serial Os bits que compõem cada caracter são transmitidos um de cada vez. b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 tempo Tipos e Modos de Transmissão Sincronismo: Transmissão assíncrona: não exige a fixação prévia de um padrão de tempo entre o transmissor e o receptor. transmissão tipo START/STOP: a cada conjunto de bits que forma um caracter é adicionado um elemento que marca seu início (start) e fim (stop) START CARACTER STOP 7

8 Tipos e Modos de Transmissão Tipos e Modos de Transmissão Transmissão síncrona: os bits são transmitidos serialmente numa cadeia fixa e constante. a cada T segundos o transmissor emite, por exemplo, um pulso de tensão elétrica significando o envio de um símbolo binário 1, ou nenhum pulso significando 0. o receptor precisa conhecer a priori a temporização obedecida pelo transmissor. requer um sinal extra de sincronismo utilização de um código com informação de sincronismo (Manchester, por exemplo) Tipos e Modos de Transmissão Transmissão síncrona (continuação): sincronização a nível de quadro T intervalo significativo Dados Sinal de sincronismo (relógio) SYN SYN STX DADOS ETX BCC 8

9 Topologias da Rede Redes Locais e Metropolitanas Anel Barramento Estrela Redes Geograficamente Distribuídas Configurações mistas Topologias da Rede Anel A saída de cada estação está ligada na entrada da estação seguinte: canal de transmissão fechado; A confiabilidade da rede depende da confiabilidade de cada nó (estação); Um grande comprimento total de cabo é permitido, pelo fato de cada estação ser um repetidor do sinal; O número de estações na rede é teoricamente ilimitado; Fluxo de dados em uma única direção. Usado como topologia lógica (fluxo de dados) em redes locais. Topologias da Rede Barra Todas as estações são ligadas em paralelo ao cabo. A queda (desligamento) de uma estação não causa, em princípio, a queda da rede. O comprimento do cabo e o número máximo de estações em uma rede é determinado, a princípio, pela atenuação do sinal no cabo e pela qualidade das placas de rede. O fluxo de dados se dá saindo da estação que esta transmitindo em direção às extremidades. Muito empregado em redes locais. 9

10 Topologias da Rede Estrela Necessidade de um nó central ou concentrador; Confiabilidade da rede extremamente dependente do nó central; Tamanho da rede dependente do comprimento máximo do cabo ente o nó central e uma estação; Número de estações limitado pelo nó central; Fluxo de dados bidirecional entre o nó central e as estações. Usado como topologia física (fiação) em redes locais. Concentrador Topologias da Rede Configurações mistas As estações são interligadas por ligações ponto-a-ponto, sendo que cada estação pode ser ligada a uma, duas ou várias estações. A confiabilidade é muito boa e depende da complexidade da malha. É necessário o roteamento dos dados (múltiplos caminhos); Tamanho da rede e número de estações teoricamente ilimitados. Não costuma ser usado em redes locais. Conceito de Protocolo Regras que definem os formatos das mensagens de controle da comunicação Em sistemas de comunicação existem mensagens de controle desta comunicação além dos dados que se quer enviar análogo ao sistema postal Transferência de um arquivo entre as estações 10

11 Conceito de Protocolo A Alô Envie arquivo Arquivo A OK Alô Qual? Envia arquivo A B Algo mais? Não Tchau Tchau Conceito de Protocolo Para um protocolo funcionar atender a todas as funções necessárias que as duas máquinas ou entidades entendam as mensagens recebidas que respondam da mesma forma às mensagens Capacidade de transmissão é dividida entre sinalização e informação diferentes protocolos terão diferentes overheads velocidade efetiva não considera overhead Cabeçalho Dados Cauda Protocolos Hierárquicos Redes de computadores modernas organizadas de uma forma estruturada componentes hierarquizados em camadas Objetivos reduzir a complexidade do projeto isolar as camadas superiores dos detalhes de implementação dos níveis inferiores possibilitar a substituição da implementação de uma camada por outra 11

12 Protocolos Hierárquicos Implementação Camadas são implementadas como processos em hardware ou software realizam funções próprias de cada nível são denominados entidades de nível n Entidades de um mesmo nível n em cada máquina trocam informações entre si de acordo com um protocolo n As entidades n utilizam serviços n-1 providos pelos níveis inferiores e fornecem serviços ao nível n+1 Dados não são transmitidos diretamente da entidade n de uma máquina para a entidade n de outra cada camada passa dados e informações à camada imediatamente inferior Protocolos Hierárquicos Interface Entre duas camadas adjascentes existe uma interface que define as primitivas e serviços que a camada inferior oferece à superior A definição clara destas interfaces é fundamental no isolamento entre camadas Primitivas de serviço Informações (dados e controle) que passam pela interface de duas camadas Protocolos Hierárquicos 3 I like rabbits mensagem J'aime les lapins filósofo 2 L: holandês Ik hou van konijnen Informação para o tradutor remoto tradutor L: holandês Ik hou van konijnen 1 Fax # --- L: holandês Ik hou van konijnen Informação para a secretária remota secretária Fax # --- L: holandês Ik hou van konijnen 12