Redes de Computadores II. Módulo 1 Introdução e a camada de enlace

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1 Redes de Computadores II Módulo 1 Introdução e a camada de enlace 1

2 Comunicação de Dados e Redes de Computadores O problema fundamental da comunicação é reproduzir em um ponto exatamente ou aproximadamente uma mensagem escolhida em outro ponto - A Teoria Matemática da Comunicação, Claude Shannon,

3 Comunicação de Dados e Redes de Computadores 3

4 Comunicação de Dados e Redes de Computadores Telecomunicações: comunicação a distância Rádio Dados TV Voz... Disciplinas IER, RCO 2!! Comunicação de Dados Informações analógicas ou digitais convertidas e processadas por sistemas computacionais 4

5 Comunicação de Dados e Redes de Computadores Redes Públicas e Privadas : Modelo Genérico Modelo básico de comunicação de dados OPERADORA DE SERVIÇOS CENTRAL LOCAL rede 4 INFRA ESTRUTURA rede 2 rede 1 USUÁRIOS? rede 3 Público: NOSSA MISSÃO! serviços gratuitos (?) 5

6 Comunicação de Dados e Redes de Computadores Exemplo: transferência de um texto entre dois computadores Dois O A mensagem sequência rede modem computadores pública transforma receptor de é receptor transmite representada bits esquerda converte distantes é recuperada o sinal obtém o sinal tem transforma o digital por ligados sinal a analógico mensagem uma em analógico sinal através mensagem a um sequência digital. para sinal original. de o uma volta modem bits. rede texto bits analógico, para receptor. em pública um para um sinal que ser sinal digital, transmitida. segue digital, repassando-o para e o a transmite rede pública. ao ao computador. modem. 6

7 Comunicação de Dados e Redes de Computadores Problemas: Se o texto for grande, pode ser necessário transmiti-lo em vários pedaços menores. Como o destino pode distinguir os vários pedaços (onde começa um e termina outro)? Como fazer com que a mensagem seja de fato entregue no destino? Erros podem ocorrer... Qual a melhor forma de transformar a mensagem em um sinal digital? Quanto maior a velocidade de transmissão possível para esse sinal (e menos erros), melhor! A rede pública pode não conseguir transmitir o sinal digital diretamente. Como convertê-lo para um sinal analógico apropriado (e eficiente)? 7

8 Um modelo de comunicação 8

9 Modelo de comunicação de dados Comunicação Lógica ID Interface Digital Modem A IA Interface Analógica Modem B DTE A DCE A Meio de comunicação DCE B Cabo lógico DTE B Comunicação Física 9

10 Modelo de comunicação de dados Circuito: : meio de transmissão dedicado para uma comunicação entre dois equipamentos de rede Pacote: : unidade de transmissão de dados, enviada pelo equipamento transmissor e recebida pelo receptor. Chaveamento de Circuitos x Pacotes Em redes de computadores, abordagem dominante é chaveamento de pacotes Chaveamento de circuitos (reais ou virtuais) usada em redes de transmissão em geral (ex: rede telefônica) 10

11 Modelo de comunicação de dados Regras de comunicação ou protocolos: Sintaxe (formato dos dados): como os dados são representados para fins de transmissão. Semântica: informações de controle para coordenação e tratamento de erros Comportamento: regras de comunicação, que incluem que mensagem deve ser enviada, e por quem, a cada etapa da comunicação Temporização: tempos limites envolvidos na comunicação 11

12 Modelo de comunicação de dados Exemplo de protocolo Formato de pacote (PDU) Tipo Seq Dados Comportamento 12

13 Modelo de comunicação de dados Todo protocolo tem um custo operacional chamado de overhead Overhead: porção de recursos de comunicação gastos para o funcionamento do protocolo quantidade de informação de controle, proporcional aos dados transmitidos tempo gasto devido ao comportamento do protocolo... tempo de processamento necessário nos equipamentos de rede envolvidos! 13

14 Modelo de comunicação de dados Portanto, ter em mente que... Dados são transmitidos de acordo com regras padronizadas ou protocolos Dados são divididos em pedaços para fins de transmissão, chamados de pacotes pacotes Um pacote é uma unidade de transmissão de um protocolo: ou é recebido integralmente, ou descartado Cada protocolo define seu formato de pacote, chamado mais formalmente de PDU (Unidade de Dados do Protocolo) 14

15 Definição do problema Problema dividido em duas partes: 1.A A transmissão efetiva dos dados digitais entre os computadores, pelo que se chama enlace de dados (data( link). 2.A A transmissão de uma sequência de bits (bit( stream) ) pelo meio de transmissão, convertendo-a em um sinal elétrico ou eletromagnético e vice-versa. 15

16 Definição do problema 16

17 Camadas de Enlace e Física 17

18 Camadas de Enlace e Física Alguns protocolos de enlace PPP HDLC MAC do padrão IEEE (Ethernet) MAC do padrão IEEE (WiFi) Alguns protocolos de camada física RS-232 RS-485 DSL 100baseT e similares do padrão IEEE (Ethernet) PHY do padrão IEEE (WiFi) 18

19 Camadas de Enlace e Física Arquitetura OSI é um modelo de referência Não foi implementada Sumariza muitos esforços de padronização Arquitetura TCP/IP é a arquitetura da Internet Arquitetura de fato implementada em larga escala Mais simples que OSI 19

20 A Camada de Enlace Principal objetivo da camada: Comunicar dados entre dois equipamentos de rede conectados ao mesmo meio de transmissão 20

21 A Camada de Enlace Enlaces podem ser: Ponto-a-ponto Multiponto 21

22 A Camada de Enlace Equipamentos típicos para enlaces ponto-a- ponto: Roteador * PC como roteador Roteadores e modems ADSL e SDSL 22

23 A Camada de Enlace Equipamentos típicos para enlaces multiponto: Switch ethernet Ponte (bridge) Placa de rede 23

24 A Camada de Enlace Equipamentos típicos para enlaces multiponto: Placas de rede WiFi Access Point WiFi 24

25 A Camada de Enlace Equipamentos típicos para enlaces multiponto: 25

26 A Camada de Enlace O meio de transmissão é visto como fonte e destino de bits em sequência 26

27 Serviços: A Camada de Enlace 27

28 A Camada de Enlace Comunicar dados significa: Sincronizar quadros: reconhecer os quadros (PDUs) dentro das sequências de bits Controlar fluxo de quadros: evitar enviar mais quadros que o destinatário pode receber Controlar erros: detectar e tratar erros em quadros Endereçar os equipamentos: identificar o destinatário em enlace muiltiponto Gerenciar o enlace: iniciar, manter e terminar enlaces 28

29 A Camada de Enlace Unidade de transmissão (PDU) é o quadro: Um quadro genérico: Sync: : informação para sincronizar quadros Header ou cabeçalho: : informações de controle Payload ou carga: : dados transportados Trailer: : informação de controle adicional 29

30 A Camada de Enlace Sincronização de quadros (enquadramento): Identificar os quadros dentro da sequência de bits recebida. quadro Ex: equipamento de rede é ligado, e há uma sequência de bits chegando. Como identificar onde inicia e termina o primeiro quadro (e os quadros subsequentes)? 30

31 A Camada de Enlace Antes de ver as abordagens para enquadramento... Protocolos orientados a byte ou caractere: Quadros são vistos como conjuntos de bytes Ex: Protocolos Bisync, PPP Protocolos orientados a bit: Quadros são vistos como conjuntos de bits Ex: Protocolo HDLC 31

32 A Camada de Enlace Enquadramento para protocolos orientados a byte: Sentinela: : bytes especiais delimitam quadros Ex: Protocolo PPP usa Flag = 7E H Problema: : e se o valor do byte especial aparecer dentro do quadro? 32

33 A Camada de Enlace Enquadramento para protocolos orientados a byte: Sentinela: : se byte especial aparecer dentro do quadro, deve ser modificado para evitar que seja interpretado Isto é denominado preenchimento de caractere Ex: PPP insere um byte com valor 7D H antes do byte especial, além de inverter o 6 o bit do byte especial. Exercício: : como ficaria a sequência de escape para os seguintes valores, de acordo com o PPP: a) 7E H b) 7D H c) 01 d) 20 H e) FF e) FF H 33

34 A Camada de Enlace Enquadramento para protocolos orientados a bit: Sentinela: : uma sequência de bits especial delimita os quadros Ex: Protocolo HDLC usa sequência de bits (flag) Problema: e se esta sequência aparecer dentro do quadro? 34

35 A Camada de Enlace Enquadramento para protocolos orientados a bit: Sentinela: : se a sequência de bits aparecer dentro do quadro, um bit 0 é inserido antes após o 5 o bit 1 Isso se chama preenchimento de bit Exercício: se a sequência abaixo precisasse ser transmitida no corpo de um quadro HDLC, como ela precisaria ser modificada? Se a sequência abaixo fosse recebida, qual seria a sequência original?

36 A Camada de Enlace Enquadramento para protocolos orientados a byte: Contador: : quadro contém um campo que informa o comprimento do campo de dados Simples, mas se valor do contador for corrompido o enquadramento ficará comprometido (framing( error) Exercício: : pesquise um protocolo de enlace que use a abordagem do contador 36

37 Exercícios Por que há necessidade da camada de enlace? A camada física não seria suficiente para prover comunicação de dados entre dois equipamentos de rede? Usando somente a camada de enlace, como se faria a comunicação entre os computadores A e C na figura abaixo? 37

38 Tarefa Faça uma pesquisa para encontrar dois protocolos de enlace e camada física para: Enlaces ponto-a-ponto Redes locais (LAN) Redes sem-fio 38