Redes de Computadores Aula 2. Aleardo Manacero Jr.

Transcrição

1 Redes de Computadores Aula 2 Aleardo Manacero Jr.

2 O protocolo RM OSI 1

3 Camada Física e Componentes Funcionalidades relacionadas à transmissão de bits Codificação Modulação Sincronismo de bits Especificação técnica de componentes Cabeamento Conectores Dispositivos de conexão

4 Codificação A transmissão de bits tem sua eficiência relacionada ao espectro de potência dos sinais transmitidos A teoria de transmissão de sinais define o comportamento de cada tipo de sinal através de equações complexas no domínio do tempo Essas equações podem ser resolvidas no domínio de freqüências através da Transformada de Fourier

5 Codificação

6 Codificação Um exemplo:

7 IES e Jitter Um problema na transmissão de sinais é a interferência entre símbolos (IES) Ela é causada pelos atrasos naturais na transição entre os níveis 0 e 1 dos sinais digitais A composição desses atrasos limita a freqüência máxima de transmissão (Teorema de Nyquist)

8 IES e Jitter

9 IES e jitter Graficamente a IES forma o chamado diagrama de olho Diagramas de olho mostram, de forma muito clara, a razão do limite imposto por Nyquist

10 IES e jitter

11 Codificação Os resultados obtidos a partir da análise de sinais usando a transmissão de sinais implicam em: Deve se transmitir em freqüências mais altas Deve se preferir códigos que possuam espectros de freqüências mais concentrados

12 Códigos A transmissão pode ser feita através de diferentes códigos, como: Banda Básica

13 Códigos

14 Códigos A transmissão pode ser feita através de diferentes códigos, como: Banda Básica NRZ (Non Return to Zero)

15 Códigos

16 Códigos A transmissão pode ser feita através de diferentes códigos, como: Banda Básica NRZ (Non Return to Zero) Miller

17 Códigos Bit 1 produz transição no final do ciclo Bit 0 produz transição no meio do ciclo caso não tenha havido transição no final do ciclo anterior

18 Códigos A transmissão pode ser feita através de diferentes códigos, como: Banda Básica NRZ (Non Return to Zero) Miller Manchester (Ethernet)

19 Manchester

20 Códigos A transmissão pode ser feita através de diferentes códigos, como: Banda Básica NRZ (Non Return to Zero) Miller Manchester (Ethernet) Bifase, Diferencial, etc.

21 Modulação É usada para aumentar a freqüência do sinal a ser transmitido através de uma portadora (usualmente analógica) Parte do conceito de modulação usada em transmissão analógica (AM/FM) As formas mais usadas são: ASK

22 ASK Amplitude Shift Keying

23 4 ASK

24 Modulação É usada para aumentar a freqüência do sinal a ser transmitido através de uma portadora (usualmente analógica) Parte do conceito de modulação usada em transmissão analógica (AM/FM) As formas mais usadas são: ASK FSK

25 FSK Frequency Shift Keying

26 Modulação É usada para aumentar a freqüência do sinal a ser transmitido através de uma portadora (usualmente analógica) Parte do conceito de modulação usada em transmissão analógica (AM/FM) As formas mais usadas são: ASK FSK PSK

27 PSK Phase Shift Keying

28 Multiplexação Na transmissão de sinais modulados é possível aproveitar o meio para transmitir vários sinais multiplexados As formas de se fazer isso incluem: TDM (Time Division Multiplexing)

29 Multiplexação

30 Multiplexação Na transmissão de sinais modulados é possível aproveitar o meio para transmitir vários sinais multiplexados As formas de se fazer isso incluem: TDM (Time Division Multiplexing) FDM (Frequency Division Multiplexing)

31 Sincronismo de bits A transmissão contínua de sinais entre duas máquinas, com seus relógios locais, pode acarretar problemas de perda de sincronismo das amostragens dos bits A correção desse problema pode ser feita através da transmissão de sinais com grande quantidade de transições Isso ocorre, por exemplo, com o código Manchester

32 Sincronismo de bits O código Manchester é usado pelo sistema de Digital Phase Locked Loop (DPLL)

33 DPLL

34 Cabeamento O suporte físico de transmissão pode envolver vários formatos (sólidos ou não) Entre eles temos: Par trançado (utp cat5)

35 Par trançado

36 Par Trançado Substituiu os cabos coaxiais (Ethernet 10Mbps) Atinge 100 Mbps (Categoria 5) Ou 1000 Mbps (Categoria 5e ou 6) Usa concetores RJ 45

37 Cabeamento O suporte físico de transmissão pode envolver vários formatos (sólidos ou não) Entre eles temos: Par trançado (utp cat5) Fibra ótica

38 Fibra ótica

39 Fibra ótica

40 Fibra ótica ANSI Rate ITU T Rate Signal Bit Rate Channels Signal DS 0 64 kbps 1 DS 0 DS 1 Digital Bit Rate Channels 64 kbps 64 kbps 1 64 kbps Mbps 24 DS 0s E Mbps 1 E1 DS Mbps 96 DS 0s E Mbps 4 E1s DS Mbps E3 34 Mbps 16 E1s E4 144 Mbps 64 E1s not defined 28 DS 1s

41 Fibra ótica SONET Signal Bit Rate (Mbps) SDH Signal SONET Capacity SDH Capacity STS 1, OC STM 0 28 DS 1s or 1 DS 3 21 E1s STS 3, OC STM 1 84 DS 1s or 3 DS 3s 63 E1s or 1 E STM 4 2, STM 16 9, STM 64 STS 12, OC 12 STS 48, OC 48 STS 192, OC DS 1s or 12 DS 3s 1,344 DS 1s or 48 DS 3s 5,376 DS 1s or 192 DS 3s 252 E1s or 4 E4s 1,008 E1s or 16 E4s 4,032 E1s or 64 E4s Note: Although an SDH STM 1 has the same bit rate as the SONET STS 3, the two signals contain different frame structures. STM = synchronous transport module (ITU T) STS = synchronous transfer signal (ANSI) OC = optical carrier (ANSI)

42 Cabeamento O suporte físico de transmissão pode envolver vários formatos (sólidos ou não) Entre eles temos: Par trançado (utp cat5) Fibra ótica Wireless (curta e longa distância)

43 Redes wireless

44 Redes wireless Visibilidade Uso de sinal RTS para solicitar transmissão Sinal CTS libera a transmissão

45 Cabeamento O suporte físico de transmissão pode envolver vários formatos (sólidos ou não) Entre eles temos: Par trançado (utp cat5) Fibra ótica Wireless (curta e longa distância) Linhas de energia elétrica

46 Demonstração da Intellon

47 Componentes de conexão Nível 1 Repetidores e hubs Nível 2 Switches e Bridges Nível 3 Roteadores Placas de rede (MAC)

48 Repetidores e hubs São elementos passivos Repetem bit a bit toda informação recebida Não podem ser formados circuitos fechados de sub redes ligadas por repetidores Operam na camada física do protocolo OSI

49 Switches e Bridges Repetem apenas os pacotes destinados à sub rede destino Atuam na camada de enlace do OSI Fazem: o filtro dos pacotes recebidos, o armazenamento temporário de pacotes a repetição dos mesmos

50 Switches

51 Roteadores São elementos ativos que fazem a interligação entre redes distintas Na prática podem ser identificados como gateways conversores de meio (rede) Atuam na camada de rede, retransmitindo apenas o que é destinado à rede e identificando a rota adequada para o pacote

52 Placas de rede Formam a interface entre cada máquina e a rede São padronizadas e individualizadas Se diferenciam através do endereço MAC (ou NIC)

53 Endereços MAC (NIC)

54 O protocolo RM OSI 1

55 A camada de enlace Controle do acesso ao meio físico Token Ring Token Bus CSMA Controle inicial de erros de transmissão Paridade CRC Sincronismo de quadros 1

56 Controle de Acesso O problema é determinar quando uma estação da rede pode transmitir o que necessitar Isso é necessário para evitar colisões entre pacotes Depende fortemente da topologia usada 1

57 Controle de Acesso Anel No caso da topologia em anel um dos mecanismos usados é o de token ring (IEEE 802.5) Foi desenvolvido no final da década de 60 e largamente adotado pela IBM No início tinha melhor desempenho que redes ethernets Hoje praticamente não existe mais 1

58 Controle de Acesso Anel O princípio do token ring é usar um bastão (na prática uma mensagem com características especiais) Apenas pode transmitir a estação que possui o bastão Após transmitir um quadro a estação deve liberar o bastão para que outras estações possam também enviar mensagens 1

59 Controle de Acesso Anel Uma técnica alternativa é o uso de quadros, em que se divide o espectro de transmissões em diversos quadros Assim, uma dada máquina apenas pode transmitir quando recebe um quadro que esteja marcado como disponível 1

60 Controle de Acesso Barramento 1

61 Controle de Acesso Barramento O controle no caso do barramento é mais complicado em virtude da possibilidade de colisão de pacotes O padrão ethernet usa o protocolo CSMA (IEEE 802.3) Carrier Sense Multiple Access Antes dele existiu também o protocolo token bus (802.4), que usava a mesma estratégia do token ring sobre um anel virtual 1

62 Controle de Acesso Barramento Existem algumas variantes definidas para o protocolo, como: CSMA 1 persistente, CSMA não persistente, CSMA p persistente, CSMA/CD (collision detection), CSMA/CA (collision avoidance) 1

63 Controle de Acesso Barramento A idéia básica nos protocolos CSMA é escutar o meio de transmissão para saber se o mesmo está ocupado ou não A transmissão ocorre se o meio está disponível num início de quadro (slot) As variações no protocolo se referem a como o sistema deve reagir no caso de encontrar o meio ocupado ou vazio Esse é o padrão ethernet 1

64 Controle de Acesso Wireless Protocolo IEEE baseado em CSMA/CA Usa os sinais RTS (Request to Send) e CTS (Clear to Send) para resolver os problemas de hosts expostos e escondidos 1

65 Problema do nó exposto 1

66 Detecção de erros Outra importante tarefa executada na camada de enlace é a detecção de erros Isso poderia ser feito por mecanismos baseados em paridade Não acontece esse tratamento pela grande possibilidade de falhas 1

67 Detecção de erros Na prática usa se o mecanismo de verificação de redundância cíclica, CRC Usa se a divisão de polinômios para determinar um código de verificação, que é transmitido com a mensagem Atingem grande grau de precisão CRC 32 = x31 + x30 + x26 + x25 + x24 + x18 + x15 + x14 + x12 + x11 + x10 + x8 + x6 + x5 + x4 + x3 + x

68 Sincronismo de quadros O sincronismo de quadros é feito para que o processo de troca de dados entre duas máquinas prossiga de forma coordenada, evitando prejuízos com perda de pacotes ou erros de transmissão Abordagens possíveis incluem stop and wait e janela deslizante (sliding window) 1

69 Sincronismo de quadros Um simulador de janela deslizante 1