Capítulo 4 Fundamentos das WANs

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1 Capítulo 4 Fundamentos das WANs No capítulo anterior estudamos os fundamentos de LANs na camada física e de enlace do padrão Ethernet. Neste capítulo veremos os mesmos conceitos só que voltados para redes WANs. Os protocolos WANs mais populares da camada de enlace, ou como o autor se refere, camada de data link são: o Controle de Data Link de Alto-Nível (High-Level Data Link Control, ou HDLC), acho que poderia ser tudo no português: Controle de Dados no Enlace de Alto Nível, mas sou um estudante. O protocolo Ponto-a-Ponto (Point-to-Point Protocol, ou PPP) e o Frame Relay. Diferentemente das LANs, que foram padrões e protocolos projetados para constituir uma rede entre dispositivos que estejam perto um dos outros, as WANs são justamente o contrário, utilizam padrões e protocolos que possibilitam constituir uma rede entre dispositivos remotos (distantes) uns dos outros. Camada OSI 1 para WANs Ponto-a-Ponto Nós já vimos no capítulo 2, Os Modelos de Rede TCP/IP e OSI, que a camada OSI 1 trata do envio dos bits e as camadas superiores encapsulam seus dados para que este sejam enviados. Um link WAN ponto-a-ponto tem o objetivo de estabelece uma conexão em redes que estejam significativamente distantes (remotas). O exemplo explica melhor o conceito de links WANs ponto-a-ponto. O autor cita que a grande distinção entre LANs e WANs refere-se a que distancias os dispositivos podem estar entre si e ainda serem capazes de receber e transmitir dados. Ou seja, um LAN deixa de existir quando não é mais possível atingir um determinado ponto. Se você precisar atingir distancias maiores será necessário mudar para outro conjunto de padrões. Outro problema que o autor retrata é que quando se expande a rede para fora de seus domínios, fora de um prédio, por exemplo, você não tem mais o direito de utilizar o solo, ou postes para passar cabos. Esses recursos são explorados pelas concessionárias ou pelas estatais se pertencer ao próprio governo. Em qualquer um dos casos, o meio de transmissão, o cabo ou a linha, não pertencem à empresa que utiliza o serviço, por isso dizem que é uma linha alugada ( leased line ). Para estabelecer conectividade entre dois sites remotos é necessário que o provedor de serviço (concessionária ou estatal) forneça um par de transmissão e um par de recepção em cada extremidade.mas não pense que é cabo único que vai de uma extremidade a outra. Veremos adiante a terminologia utilizada pelos provedores de serviços e como basicamente são fornecidos esses serviços. Devo lembrar que veremos o que interessa para o exame ICND1, pois toda a tecnologia necessária para realizar essa conectividade está fora do nosso escopo. Conexões de WAN na perspectiva do Cliente Um link WAN é interligar redes LANs, afinal de contas, os serviços que utilizamos sempre estarão em uma LAN em algum lugar. Logo uma rede WAN é o tronco de uma rede LAN. No caso da figura abaixo, um tronco Ethernet. 1

2 Terminologia utilizada pelo Provedor CSU/DSU Unidade de Serviço de Canal/Unidade de Serviço de Dados : são equipamentos nos quais os roteadores são ligados Demarc: determina até onde vai a responsabilidade do provedor. Escritório Central (Central Office):local onde o provedor instala os dispositivos de sua rede,sua infra-estrutura de rede. Switch WAN:equipamento do provedor CPE: Equipamento de Instalação do Cliente (Customer premises Equipment) refere-se a dispositivos que ficam no escritório do cliente. Padrões de Cabeamento WAN A Cisco possui muitos tipos de conectores devido ao grande número de placas de interface WAN para seus roteadores,incluído as síncronas e assíncronas.muitos deles são conectores proprietários tais como o D-shell de 60 pinos que o autor mostra em todos os exemplos para fazer a conexão entre o CSU/DSU e o roteador ficando este na ponta do roteador.já na outra ponta, no CSU/DSU, ele mostra os tipos:eia/tia-232,eia/tia-449,v.35,x.21 e o EIA-530 Taxas de Clock,Sincronização,DCE e DTE A taxa de clock refere-se a velocidade da linha alugada.outro nome utilizado é largura de banda ou ainda velocidade do link. O Provedor de serviço vai disponibilizar algumas opções de velocidade e caberá o engenheiro de redes determinar a velocidade e ajustar os equipamentos para ela,pois eles devem trabalhar sincronizados um com o outro.mas na prática mesmo cada um fica sincronizando é com o provedor.estando os CSU/DSUs sincronizados estes devem fornecer o clock para os roteadores,então na perspectiva do roteador são os CSU/DSUs que fornecem o clock. Mas por que isso é importante? Porque tem termos que são utilizados de acordo com o conceito de quem fornece e de quem recebe o clock.o CSU/DSU é considerado como Equipamento de Comunicações de Dados (Data Commnications Equipment,ou DCE).E o dispositivo que recebe o clocking,geralmente o roteador, é chamado de Equipamento de Terminal de Dados (Data Terminal Equipment,ou DTE). Criando um link de WAN em laboratório Você pode criar redes sem utilizar CSU/DSU.Sem você tiver dois roteadores existe um comando (clock rate) que faz com que ele gere o clock.você precisará também de um cabo DTE e um DCE. Esse tipo de conexão,entre dois roteadores,tem o nome de conexão back-toback. 2

3 O leitor que está estudando percebeu que quando se liga roteador com roteador é preciso utilizar um cabo invertido, pois eles transmitem e recebem nos mesmos pinos. No caso em questão não precisará fazer nada, pois o cabo DCE já possui a inversão dos pinos como mostra a figura abaixo. Velocidades dos Links Oferecidos pelas Empresas de Telefonia As velocidades dos links fornecidos pelas operadoras surgiram de acordo com a necessidade de conversão do sinal analógico em digital. Neste processo foi tomado como padrão a Modulação de Código de Pulso (Pulse Code Modulation,ou PCM).Cujo o processo é a amostragem,quantização e codificação.a amostragem foi definida em 8000 amostras por segundo utilizado 8 bits de quantização e codificação.então 8000 amostras sendo cada amostra tendo 8 bits teremos 64000bits/segundo ou 64kbps.Logo esta era a largura de banda mínima para um sinal de voz e por isso as velocidades fornecidas são derivadas de 64kbps. Surgiram assim padrões de links como pode ser vistos na tabela abaixo: Tabela importantíssima. Nome(s) da Linha Taxa de bits DS0 64kbps DS1 ou T1 1,544Mbps ou 24 DS0s mais 8kbps de overhead DS3 OU T3 44,736Mbps ou 28 DS1s + overhead de gerenciamento E1 2,048Mbps ou 32 DS0s E3 34,064 ou 16 E1 + overhead de gerenciamento J1 ou Y1 2,048Mbps ou 32 DS0s:padrão japonês Resumo das velocidades de WANs Protocolos de camada 2 OSI para WANs Ponto-a-Ponto Os mais populares são o HDLC (Controle de Data Link de Alto Nível) e o PPP (Protocolo Pontoa-Ponto) O frame HDLC é bem simples conforme mostra a figura abaixo: A Cisco possui uma versão proprietária do HDLC por ter adicionados 2 bytes no frame para identificar o tipo de dado. Ele desempenha a função de detecção de erros usando também um campo FCS no rodapé do frame HDLC. Ele também descartará o frame se houver erro presente. Realiza também a identificação do dado encapsulado, tipo do protocolo dentro do frame, através do campo type. O PPP é semelhante ao HDLC proprietário, pois apresenta os mesmos campos no frame HDLC da Cisco. Ele foi definido após o HDLC puro. Serviços de Frame Relay e de Comutação de Pacotes 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 ligações de dados tipicamente partilhadas por outros nós. 3

4 Para saber mais sobre comutação de pacotes veja em: Redes mais populares são baseadas nesse paradigma. São elas: Frame Relay e Modo de Transferência Assíncrona (ATM). Neste capitulo restringiremos aos fundamentos da rede Frame Relay. As vantagens em relação às linhas alugadas são muitas. Nas linhas alugadas para cada conexão como um site (roteador) remoto será necessário uma interface no roteador e um CSU/DSU. Ou seja, se você precisar de conexão como duas filiais você precisará de 2 CSU/DSUs logo 2 interfaces no roteador alem da interface LAN.E se você necessitar de conexão com 50 filiais ou escritórios?também precisarão de 50 CSU/DSUs e 50 interfaces. E se essas filiais precisar de conexão entre si?percebeu o problema? Com o Frame Relay você precisará apenas de uma interface e uma única linha alugada ligada direta ao Switch Frame Relay. O provedor de serviço irá realizar a conexão com as filias que você desejar e com um custo menor e oferecendo velocidades maiores. Veremos os Fundamentos do Frame agora. Fundamentos do Frame Relay Para prover essa escalabilidade os protocolos Frame Relay apresentam maior complexidade. Elas são rede de multiacesso o que significa que mais de dois dispositivos podem se conectar a elas, semelhante às LANs. Os equipamentos da rede Frame Relay examinam o conteúdo dos frames enviados pelo roteador e define o seu próprio cabeçalho e rodapé data link. Este cabeçalho possui um campo de endereço chamado de Identificador de Conexão Data Link (Data Link Connection Identifier, ou DLCI). Através deste campo o Switch é capaz de determinar o caminho que o frame irá seguir para chegar ao seu roteador destino. Nota: Eu percebi que muitos confundem o nome do campo de endereço com o protocolo Frame Relay. O nome do protocolo Frame Relay é Protocolo - Frame de Acesso a Link (Link Access Procedure Frame, ou LAPF). Uma curiosidade sobre Frame Relay ser orientada a pacotes ou comutação de pacotes está no fato da possibilidade de encaminhar frame ora para um roteador ora para outro. As funções que este protocolo,lapf, desempenha é de camada 2 OSI, logo deveria ser comutação de frames. Mas ficou sendo comutação de pacotes por se tratar de um termo genérico para enfatizar o funcionamento. Nas redes Frame Relay o DCE e o DTE possuem um outro significado, pois os Switchs Frame Relay são chamados de DCE e o equipamento do cliente,os roteadores são chamados de DTE. Isso porque na perspectiva da camada 2 o DCE (Switch) fornece um serviço e DCE (roteador) que necessita do serviço. Na perspectiva da camada 1 o CSU/DSU continua fornecendo clocking, logo ainda é o DCE e o roteador (DTE) recebendo. Voltando aos fundamentos... O Caminho lógico que um frame percorre entre cada par de roteadores é chamado de Circuito Virtual Frame Relay ou VC Frame Relay ou PVC Circuitos Virtuais Permanentes. Quem determina este caminho é o provedor de serviço. A figura abaixo mostra a principal vantagem do Frame Relay em relação a linha alugada. 4

5 Muitos leitores poderia indagar que esse compartilhamento da rede com outros clientes poderia ocasionar perda de desempenho o que não ocorreria com a linha alugada. Mas isso não acontece, pois no Frame Relay tem o conceito de Taxa de Informação Consolidada (Committed Information Rate, ou CIR). Cada VC possui um CIR que é uma garantia que por parte do provedor para fornecer uma taxa mínima de largura de banda ao VC Fim do Capítulo 4.Que venha o Capítulo 5 5