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1 Introdução Os padrões para rede local foram desenvolvidos pelo comitê IEEE 802 e foram adotados por todas as organizações que trabalham com especificações para redes locais. Os padrões para os níveis físico e de enlace em LAN s e MAN s são os seguintes: Padrão IEEE rede em barramento, utilizando CSMA/CD como método de acesso; Padrão IEEE rede em barramento, utilizando passagem de permissão como método de acesso; Padrão IEEE rede em anel, utilizando passagem de permissão como método de acesso. Figura 1 - Comparação entre as camadas do Modelo OSI e doieee Frame MAC A figura seguinte mostra o formato do frame 802.3: O preâmbulo é um conjunto de sete octetos com um padrão de bits alternados entre 1 e 0, usado pelo receptor sincronizar o recebimento dos bits; O campo Start of frame delimiter (SFD) é um octeto ( ) que indica o início real do frame; O campo Lenght indica o comprimento, em octetos, do PDU LLC; O campo PAD garante que o frame possua comprimento o suficiente para a correta operação do CSMA-CD; O campo Checksum possui 32 bits para realizar a verificação de erros. Inclui todos os campos exceto o preâmbulo, SFD e o próprio FCS (Frame Check Sequence). Ref: MetroRED, Cisco, Colcher, Soares e Lemos 1

2 Arquitetura RM-OSI Figura 2 - Frame IEEE Para satisfazer requerimentos de clientes, fabricantes de equipamentos desenvolveram soluções proprietárias para arquiteturas de redes. Algumas dessas arquiteturas definem o inter-relacionamento de fornecedores de hardware e software. A arquitetura RM-OSI (Reference Model for Open Systems Interconnection) foi criada pela ISO (International Standards Organization) com a finalidade de padronizar o desenvolvimento desses produtos para redes de comunicação de dados, em resposta ao crescente número de arquiteturas proprietárias. Trata-se de uma descrição ou modelo de referência do modo como a informação deve ser transmitida entre dois pontos em uma rede, independentemente do hardware utilizado. O Modelo de Referência OSI Esse modelo estabelece sete camadas para as funções de comunicação de dados, que por sua vez, se dividem em dois grupos. As quatro camadas superiores são usadas quando a informação passa de ou para o utilizador, enquanto as últimas três camadas são usadas quando a informação é destinada a outro utilizador na rede. As sete camadas são: 1. Camada Física ou de acesso ao meio - Gere a transferência física da informação sobre os meios de transmissão possíveis. Com esta camada, o modelo OSI permite a flexibilidade do uso de vários meios físicos para interconexão, com procedimentos de controle diferente. A camada física define as características mecânicas, elétricas, funcionais e os procedimentos para ativar, manter e desativar conexões físicas para a transmissão de dados entre as entidades da camada seguinte. 2. Camada de Enlace de Dados ou de ligação lógica Gere a transferência da informação através do canal de transmissão. É responsável pelo controle do fluxo da informação na rede, bem como sua sincronização e garantia de entrega. Proporciona ainda, a detecção e correção de erros de transmissão. Ref: MetroRED, Cisco, Colcher, Soares e Lemos 2

3 3. Camada de Rede Responsável pelo encaminhamento e endereçamento da informação, quer no originador, quer no destinatário da transmissão. Na arquitetura de sistemas abertos, alguns sistemas são destinatários terminais de dados, enquanto outros funcionam apenas como nós intermediários que repassam as informações para outros sistemas. A camada de rede tem como função favorecer uma trajetória de conexão de rede entre um par de entidades da camada de transporte, inclusive passando por nós intermediários. Protocolos voltados para a operação da rede propriamente dita tais como, algoritmos de roteamento e de controle de congestionamento serão agrupados nessa camada. 4. Camada de Transporte Proporciona a interface entre as três camadas superiores e as três inferiores, isolando o utilizador dos aspectos funcionais e físicos da rede. Garante ainda, a comunicação ponto-a-ponto, define e controla a qualidade da transmissão. A ISO conjectura que há a necessidade de controlar o transporte de dados do sistema fonte para o destino para que o serviço de transporte atinja sua totalidade. Assim, temos uma camada de transporte sobre a camada de rede para aliviar as entidades de camadas superiores das tarefas do transporte de dados entre elas. O propósito da camada de transporte é oferecer serviço de transferência de dados de forma transparente entre as entidades da camada de sessão. O termo transparente refere-se ao fato de que as entidades de sessão não têm a necessidade de conhecer os detalhes da transferência dos dados. Os usuários da camada de transporte são identificados pelos seus endereços. 5. Camada de Sessão Gere a transferência organizada da informação, desde o modo como se processa o diálogo até o gerenciamento da troca de dados entre as entidades de apresentação. Para isso, a camada de sessão fornece serviços para o estabelecimento de uma conexão de sessão entre duas entidades de apresentação através do uso de uma conexão de transporte. A camada de sessão tem como serviços a administração da sessão (login/autenticação e logoff) e o diálogo da sessão, controlando a troca de dados, delimitando e sincronizando operações entre duas entidades. 6. Camada de Apresentação É a responsável pela negociação do modo como a informação a transmitir é representada (sintaxe). A camada de apresentação fornece os serviços que podem ser selecionados pela camada de aplicação para a interpretação da sintaxe dos dados trocados. Gerencia a entrada, troca, amostra e controle de dados estruturados. A camada de apresentação também resolve problemas de diferenças de sintaxe entre sistemas abertos comunicantes. Através dos serviços da camada de apresentação as aplicações no ambiente OSI podem estabelecer a comunicação sem custos excessivos oriundos de variações de interfaces, transformações ou modificações das próprias aplicações. Ref: MetroRED, Cisco, Colcher, Soares e Lemos 3

4 7. Camada de Aplicação Responsável pelo suporte das aplicações do utilizador. Tem como função também a definição da semântica da informação a transmitir/receber. Os serviços desta camada são usados pelos próprios usuários do ambiente OSI. Essa camada tem como função servir de janela entre usuários comunicantes, através da qual ocorre a troca das informações entre esses usuários. Cada usuário é representado para os demais por sua entidade de aplicação devida. É importante salientar que a totalidade de uma aplicação não se encontra nesta camada, apenas uma parte, que precisa se comunicar com entidades remotas. Figura 3 - Representação do modelo OSI Controle de Acesso ao Meio Toda rede local e metropolitana consiste de um conjunto de dispositivos que compartilham a capacidade de transmissão da rede. Algum tipo de controle de acesso ao meio deve ser empregado para o uso eficiente e ordenado dessa capacidade. Essa é a função do protocolo MAC. Os parâmetros-chave em qualquer técnica de controle de acesso ao meio são onde e como. Onde indica se o controle é centralizado ou distribuído. No Ref: MetroRED, Cisco, Colcher, Soares e Lemos 4

5 esquema centralizado, uma estação é designada para autorizar os acessos à rede. A estação que deseja transmitir deve esperar até receber a permissão da estação controladora. No esquema descentralizado, as estações coletivamente executam a função de controle de acesso ao meio para determinar dinamicamente a ordem na qual as estações transmitem. O como é restrito pela topologia e depende de um conjunto de fatores, incluindo custo, performance e complexidade. Em geral, as técnicas de controles de acesso podem ser classificadas como síncronas ou assíncronas. Na técnica síncrona, uma capacidade específica é dedicada à conexão. Esta é a mesma abordagem usada em chaveamento de circuito em sistemas de telecomunicações. Tais técnicas geralmente não são utilizadas em redes locais e metropolitanas pelo fato das necessidades de transmissão das estações não serem previsíveis. É preferível que a capacidade seja alocada de forma assíncrona, em resposta a demanda imediata. Já a abordagem assíncrona pode ser subdividida em três categorias: Round Robin: é dada a oportunidade de transmitir a uma estação de cada vez; Reservation: um intervalo de tempo é dividido em slots. A estação que deseja transmitir reserva futuros slots de tempo. Adequado para tráfego em cadência (stream); Contention: nenhum controle é realizado para determinar de quem é a vez de transmitir. Adequado para tráfego em rajadas (burst) O tráfego do tipo stream é caracterizado por transmissões contínuas e longas, tais como comunicação de voz, telemetria e transferência de lotes de arquivos. O tráfego do tipo burst é caracterizado por transmissões esporádicas e curtas, tal como uma comunicação interativa entre um cliente e um servidor. Redes Ethernet O padrão de rede local mais utilizado é o Ethernet, que foi especificado pelo comitê de padronização IEEE 802.3, definindo a sub-camada MAC e a camada física. A sub-camada LLC é especificada no padrão IEEE A rede Ethernet mais empregada utilizada taxa de transmissão de 10Mbps. A família de redes locais a 100Mbps atualmente domina o mercado de redes locais de alta taxa de transmissão, conhecida como Fast Ethernet. Mais recentemente foram disponibilizadas as redes Gigabit Ethernet, com taxas de transmissão de 1Gbps. A técnica de controle de acesso ao meio físico de transmissão utilizada nas redes locais Ethernet é o acesso múltiplo com verificação de portadora e detecção de colisão (CSMA-CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Ref: MetroRED, Cisco, Colcher, Soares e Lemos 5

6 O comitê IEEE definiu diversas alternativas para implementação de redes locais Ethernet. A notação atualmente adotada é a seguinte: Figura 4 - Notação de redes Ethernet As alternativas definidas são as seguintes: 10BASE5; 10BASE2; 10BASE-T (par trançado); 10BASE-F (fibra óptica) A tabela abaixo mostra as especificações e características para a camada física IEEE a 10Mbps. Figura 5 Especificações IEEE As especificações 10BASE-F oferecem outras duas alternativas: 10BASE-FL: ( L de link) define um link ponto-a-ponto que pode ser usado para conectar estações ou repetidores até 2km; 10BASE-FB: ( B de backbone) define um link ponto-a-ponto que pode ser usado para conectar repetidores até 2km. Codificação de Linha Ref: MetroRED, Cisco, Colcher, Soares e Lemos 6

7 A técnica de codificação em banda básica mais utilizada nas especificações IEEE é a codificação Manchester. O código Manchester ou Bifase faz parte da subclasse de sinais com codificação de fase, onde os bits, em vez de serem representados pelo nível dos pulsos, são representados pelas transições (fases) dos pulsos. No código Manchester, um bit 1 é representado por uma transição positiva (subida) no meio do intervalo significativo do bit, enquanto o bit 0 corresponde a uma transição negativa (descida). O sinal de relógio também pode ser recuperado a partir do sinal codificado. Figura 6 Exemplos de código Manchester O código Manchester possui uma variação denominada de Diferencial. O código Manchester Diferencial caracteriza-se pela existência de transições regulares no início e no fim de cada intervalo significativo e pela ocorrência ou não de transições no meio do intervalo, conforme o bit de informação transmitido. Um Sinal Manchester Diferencial, onde a ocorrência de transição no meio do intervalo significativo do bit significa o envio de um 0 e a não-ocorrência de transição intermediária entre duas transições consecutivas significa o envio de um 1. Ref: MetroRED, Cisco, Colcher, Soares e Lemos 7

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