REDES DE COMPUTADORES

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1 REDES DE COMPUTADORES Prof. Esp. Fabiano Taguchi COMUTAÇÃO DE PACOTES CIRCUITO VIRTUAL Faz o roteamento de pacotes através de um número de CV; É necessário manter as informações sobre os estados do pacote; É orientado a conexão; Se existir falha em um enlace o CV se desfaz. 1

2 COMUTAÇÃO DE PACOTES CIRCUITO VIRTUAL COMUTAÇÃO DE PACOTES DATAGRAMA Roteia pacotes através do endereço de destino; Cada pacote é tratado de forma independente; Pacotes carregam o endereço completo e podem chegar fora de ordem; Não mantém informações de estado e não orientada a conexão. 2

3 COMUTAÇÃO DE PACOTES DATAGRAMA PROPAGAÇÃO A velocidade de propagação é medida em m/s (metros por segundo), representa a velocidade com que o sinal carrega as informações. Esta propriedade é definida como a razão entre o espaço percorrido pelo tempo decorrido para percorrê-lo. Em sinais de telecomunicações, temos velocidades extremamente elevadas, porém quando a quantidade de informação é elevada, esse tempo é considerável. 3

4 TAXAS DE SINALIZAÇÃO É media em Hertz, essa propriedade indica a frequência máxima de alterações de estado no sinal que se propaga por um meio físico sem distorções. Essa propriedade está diretamente associada ao meio físico, e só pode ser alterada com o meio físico. TAXAS DE TRANSFERÊNCIA Medida em bits por segundos (bps), esta propriedade é a mais importante do meio físico. A taxa de transferência não está somente ligada ao meio físico, mas também a taxa de sinalização. 4

5 PERDAS E ATRASOS Os pacotes são enfileirados nos buffers do roteador quando a taxa de chegada de pacotes excede a capacidade do enlace de saída. FONTE DE ATRASOS 1. Processamento de nó 2. Enfileiramento 3. Transmissão 4. Propagação 5

6 VAZÃO Fornece medições de atraso da fonte até cada um dos roteadores ao longo do caminho até o destino. TRACEROUTE Taxa pela qual os bits são transferidos entre o transmissor e o receptor. Esta unidade é dada em bits/unidade de tempo. 6

7 Normas e convenções de rede Padrões de comunicação Componentes físicos Modelo OSI AULA 05 Normas e convenções 7

8 PADRONIZAÇÃO IEEE GRUPO IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE DESCRIÇÃO Tecnologias de interoperabilidade de redes Descreve o controle do enlace lógico Descreve a rede local Ethernet e suas variantes Descreve as redes metropolitanas Descreve as especificações de banda larga Descreve especificações para fibra óptica PADRONIZAÇÃO IEEE GRUPO IEEE IEEE IEEE IEEE IEEE DESCRIÇÃO Determina especificação para redes integradas de multisserviço (voz, dados e imagem) Define especificações para segurança de redes Descreve redes locais sem fio Descreve serviços IP multimídia sobre TV a cabo Descreve redes metropolitanas sem fio com WiMax 8

9 PADRONIZAÇÃO ANSI É a representante da ISO em território norte americano, uma de suas maiores contribuições foi a criação do padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface). PADRONIZAÇÃO ISO A maior organização de padronização do mundo, a ISO desenvolve e estabelece padrões em diversas áreas do desenvolvimento tecnológico. A maior contribuição da ISO foi o modelo de referência OSI. 9

10 PADRONIZAÇÃO ITU-T Antes chamada de CCITT, sua sede é na Suíça e é integrante da Organização das Nações Unidas (ONU). Possui 14 grupos de estudos para diversas áreas. É dividido em 03 departamentos: Telecomunicações, radiocomunicação e indústria. Padrões de comunicação 10

11 PADRÕES DE COMUNICAÇÃO Muitos e importantes padrões LAN têm evoluído desde o início dos anos 80, conduzidos pela IEEE e ANSI, os padrões LAN sofreram evoluções: Ethernet; 10Base2; 10Base5... ETHERNET No final da década de 60, a Universidade do Hawai desenvolveu uma WAN, chamada ALOHA, esse é o princípio do padrão Ethernet. Por início o padrão Ethernet trafegava dados sob a forma de pacotes chamados frames. A partir do padrão Ethernet, outros padrões foram instituídos. 11

12 10BASE2 Este padrão transmitia a 10 Mbps e cada segmento de rede podia ter em média 185 metros. Neste padrão era utilizado o cabo coaxial fino e conectores BNC. Suas principais características: Topologia em barramento; Números máximo de segmentos de 05 e 30 estações; Comprimento máximo do barramento de 925 metros. 10BASE5 Este padrão transmitia a 10 Mbps e cada segmento de rede podia ter no máximo 500 metros. Neste padrão era utilizado o cabo coaxial grosso. Suas principais características: Topologia barramento e transmissão em banda larga; Utilização de transceiver que conecta a estação a barra; Número máximo de segmentos era de 05 com comprimento máximo da barra de 500 metros. 12

13 10BASET Em 1990, começou-se a utilizar o cabo par trançado (UTP e STP), este padrão possuía características de: Transmissão a 10 Mbps; Início da utilização de topologia em estrela; Comprimento máximo entre no central e estação de 100 metros. 10BASEF O padrão 10BASEF faz uso de fibra óptica, esse padrão faz uso da topologia em estrela, e possui três divisões: Segmento de 1000 a até 2000 metros e 1024 estações; Fiber Backbone -> Segmento de 2000 metros e 1024 estações. 13

14 FAST ETHERNET Este padrão surge no mercado devido a 3COM, atualmente é o protocolo de rede mais usado em LAN, o Fast Ethernet tem uma velocidade de 100 Mbps. Como características: Faz uso do cabeamento UTP ou STP; Velocidade maior que o padrão 10BASET. GIGA ETHERNET Também denominado de Fast Ethernet, este protocolo de comunicação atua em velocidade de Gbps. Características: Uso de fibras ópticas; Uso de switches Ethernet. 14

15 TOKEN RING Este padrão foi desenvolvido para conectar estações em ambientes de grande porte. Este padrão usa um conceito de fichas, onde é possível controlar o acesso a cada nó. Cada estação possui uma ficha vazia, que se torna ocupada quando recebe um quadro. Características deste protocolo: Topologia em estrela; Cabeamento UTP limitado a 72 nós. Componentes físicos (rede) 15

16 PLACA ADAPTADORA DE REDE Componente mais importante da estação de trabalho, sua função é enviar dados e receber. O ponto de compatibilidade de uma placa de rede é o barramento. Outra questão importante é o suporte para o meio de transmissão da rede. Cada placa de rede tem um endereço físico, composto de 12 dígitos, que limitam a 70 trilhões de placas. HUB Dispositivos usados para conectar os equipamentos que compõem uma LAN. Em cada entrada do hub é possível conectar uma estação. O hub precisa escutar a rede primeiro para saber se alguém está usando-a, se estiver livre, então a informação é transmitida. 16

17 HUB Workstations dos usuários Server Workstations dos usuários Server Hub Workstations dos usuários Server SWITCH Componente utilizado para conectar segmentos de rede locais. Um switch diferentemente do hub deve permitir que estações em segmentos separados transmitam simultaneamente, pois ele comuta caminhos dedicados. Switches podem ser usados para alargamento de bandas, onde possuem um reservatório que pode ser distribuído em suas portas, visando adequar necessidades. 17

18 SWITCH REPETIDORES Um cabeamento possui limitações? Essas limitações podem ser tratadas com repetidores, pois repetem um determinado sinal de transmissão, permitindo que sua rede se estenda muito mais do que normalmente poderia. Repetidores não podem ser considerados dispositivos de interconectividades, apenas um recurso para estender. 18

19 REPETIDORES BRIDGE Capaz de segmentar uma rede em sub-redes, ou converter diferentes padrões de LAN em um só. Uma bridge deve filtrar as mensagens que são endereçadas, armazenar as mensagens quando o tráfego for muito grande e funcionar como uma estação repetidora. 19

20 BRIDGE Usuários neste lado da bridge não recebem as informações Segmento A Bridge A Segmento B A transmite para B ROTEADORES Equipamento responsável pela interligação entre LAN que possuem funções que decidem qual caminho a informação irá percorrer para chegar ao destino, além de encaminhar os pacotes ao seu destino final. 20

21 GATEWAY Atuam na interligação de redes distintas, isto é, permitem a comunicação entre redes com arquiteturas diferentes. Os gateways redirecionam o tráfego de redes de arquiteturas diferentes, resolvendo problemas de tamanho de pacotes, endereçamento, forma e controle de acesso. Exercícios 21

22 EXERCÍCIOS 01 Faça comentários sobre três componentes que devem estar presentes em um projeto de cabeamento estruturado. 02 Suponha uma rede implementada com topologia em barra, usando cabo coaxial fino, conectores BNC, com velocidade de transferência de 10 Mbps e com limitação de comprimento dos seus segmentos de até 500 metros. Dentro do Padrão Ethernet IEEE 802.3, em que especificação essa rede estaria enquadrada? EXERCÍCIOS 03 Qual a diferença entre serviço orientado à conexão e serviço não orientado à conexão? 04 Cite dois problemas que ocorrem quando não se usa cabeamento estruturado. 05 Qual a função do patch panel? 22

23 EXERCÍCIOS 06 Comentar os motivos para se utilizar o cabeamento estruturado em um projeto de implantação de redes locais. 07 Qual o tipo de cabeamento (ou comunicação wireless) seria mais ideal para as situações descritas a seguir. Conectar as agências de um banco em uma cidade. Conectar prédios de uma rua a um provedor próximo. Conectar estações em um laboratório de informática. Conectar dois micros. Modelo OSI 23

24 MODELO OSI Na década de 70 os sistemas eram proprietários, então necessitava-se de sistemas abertos e redes que se comunicassem com redes de outros fabricantes > IBM cria a SNA (Arquitetura de rede de Sistemas) Outros fabricantes começaram a desenvolver produtos para comunicação com hardwares IBM MODELO OSI Baseado em uma proposta desenvolvida pela ISO; Permite o padrão para interconectar redes; Usado tanto em redes LAN como maiores; Composta por 7 camadas. Não especifica os protocolos de cada camada; Apenas indica as funções de cada camada; Não garante a compatibilidade entre sistemas. 24

25 BENEFÍCIOS MODELO OSI Menor complexidade; Interfaces padronizadas; Interoperabilidade entre fabricantes Engenharia modular; Tecnologia interoperável. MODELO OSI 25

26 Camada física Modelo OSI CAMADA FÍSICA UNIDADE = Bit. FUNÇÃO = Permitir a transmissão de bits pela rede sem preocupação com agrupamento ou significado. Nesta camada não são tratados erros de transmissão. 26

27 CAMADA FÍSICA Esta camada trata da transmissão de bits através do canal de comunicação, fornecendo características: Mecânicas; Elétricas; Funcionais; Procedurais. CAMADA FÍSICA Cada meio físico tem como propriedades: Atraso; Custo; Instalação; Manutenção. 27

28 CAMADA FÍSICA Largura de banda = Número de bits que podem ser transmitidos sobre a rede em um determinado período de tempo; Latência = Quanto tempo uma mensagem leva para ser transferida de um lado para outro da rede. ELEMENTOS Repetidor Recebe Conforma Amplifica Retransmite Hub 28

29 CAMADA FÍSICA A camada física ainda define: Comunicação será simplex, half ou full duplex; Quantos pinos tem o conector utilizado; Qual o tipo e quais os limites do cabo. Camada de enlace Modelo OSI 29

30 CAMADA DE ENLACE UNIDADE = Quadros. FUNÇÃO = Detectar e corrigir erros que possam vir a ocorrer na camada física, provendo uma comunicação eficiente. A camada de enlace converte uma transmissão não confiável em um canal confiável. CAMADA DE ENLACE Camada de enlace pode oferecer diversas classes de serviços para a camada de rede; Controle de fluxo Em LAN, a camada de enlace é subdividida em 2 subcamadas: MAC Medium Access Control LLC Logic Link Control 30

31 SERVIÇOS Enquadramento (Cabeçalho e final); Entrega confiável; Controle de fluxo; Detecção de erros; Correção de erros; Controle de acesso ao meio; ENQUADRAMENTO CONTAGEM DE CARACTERES 31

32 ENQUADRAMENTO FLAGS INICIAIS E FINAIS IMPLEMENTAÇÃO A camada de enlace é implementada por cada um dos nós de uma rede. A implementação ocorre: Placas de rede; Cartão PCMCIA; Cartão (Wi-Fi). 32

33 COMUNICAÇÃO ENDEREÇAMENTO 33

34 PROTOCOLO ARP ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL Este protocolo faz a tradução de endereços IP para endereços MAC. Cada nó possui uma tabela ARP, esta tabela possui: TTL (Time to live); IP; MAC. PROTOCOLO ARP Plug and play; É soft state. 34

35 PROTOCOLO ARP FUNCIONAMENTO ARP 1. A precisa enviar um datagrama para B, porém o MAC da máquina B não está na tabela; 2. A então difunde um pacote de solicitação ARP para o endereço IP da máquina B; 3. A máquina B ou outro nó pode responder com o endereço MAC de B. 35

36 ELEMENTOS BRIDGE Filtragem e repasse SWITCH Endereço MAC de destino para encaminhar quadros TABELA DE COMUTAÇÃO MÁQUINA C ENVIANDO QUADRO PARA D 36

37 TABELA DE COMUTAÇÃO Comutadores são dispositivos do tipo armazena e repassa, por vez esses comutadores armazenam a tabela de comutação: Implementam filtragem; Usam algoritmos de aprendizagem. TABELA DE ROTEAMENTO Roteadores são utilizados na próxima camada, a camada de rede. Por vez, os roteadores implementam as tabelas de roteamento: Implementam algoritmos de roteamento; Dispositivos do tipo armazena e passa também. 37

38 COMUTADOR X ROTEADOR 38