Comunicação de Dados

UNISUL 2013 / 1 Universidade do Sul de Santa Catarina Engenharia Elétrica - Telemática 1 Comunicação de Dados Aula 1

Agenda Apresentação da Disciplina Introdução Tipos de Redes Arquiteturas de Redes Nivelamento 2

Apresentação da Disciplina Ementa: Introdução. Utilidade. Tipos de redes. Arquitetura de redes. Modelo de referência OSI. Serviços em redes. Camada física. Meios de transmissão. Chaveamento. Subcamada de acesso ao meio. Protocolos. Camada de enlace de dados. Correção e detecção de erros. Interconexão de redes. Repetidores. Pontes. Roteadores. Redes locais. Projeto. Instalação. Configuração. 3 Turma: 2872 Carga Horária: 60 horas-aula Horário das Aulas: Ter 19h00 22h15 Sala: Laboratório B

Apresentação da Disciplina Avaliação Duas provas individuais e sem consulta (P1 e P2) Um trabalho prático (T) 4 Média Semestral: MS = (P1 + P2)*0,4 + T*0,2 Condições para aprovação: Sem AF : freq. > 75% && MS >= 7,0 Com AF: freq. > 75% && (MS+AF)/2 >= 6,0

Apresentação da Disciplina Datas Especiais Nenhuma 5 Data das Avaliações P1 16/04/2013 (7 aulas) P2 11/06/2013 (7 aulas) T 18/06/2013 Segunda Chamada 25/06/2013 AF 02/07/2013 Pode ser alterado

Apresentação da Disciplina Bibliografia TANENBAUM, Andrew S., Redes de computadores., 4th ed., Elsevier, 2003. KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de computadores e a Internet: uma abordagem topdown., 5. ed. Pearson Addison Wesley, 2010. 6 STEMMER, Marcelo Ricardo., Redes locais industriais: a integração da produção através das redes de comunicação., Ed. da UFSC, 2010. TORRES, Gabriel. Redes de computadores., Novaterra, 2009.

Introdução Histórico Séculos que passaram foram marcados por uma tecnologia XVIII Revolução industrial (sistemas mecânicos) XIX Máquinas a vapor XX Processamento e Distribuição da Informação (computadores) Nas primeiras duas décadas os sistemas computacionais eram extremamente centralizados Ocupavam uma grande área Para uso exclusivo comercial ou acadêmico 8

Introdução Histórico O primeiro passo para acesso a esses computadores foi a técnica de time-sharing Terminais conectados ao computador central para interação dos usuários com seus programas Necessidade de comunicação entre os terminais e o computador central 9 Com o surgimento dos computadores pessoais, a abordagem mudou Computadores com capacidade para a necessidade do usuário Facilidade no caso de necessidade de expansão

Introdução Redes de computadores Conjunto de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia Sistemas distribuídos Esse conjunto de computadores, pela visão do usuário, é transparente, dando a impressão de um sistema único Internet Não é formada por uma única rede Composta por rede de redes 10

Introdução Uso de redes Comercial Tem a intenção de fazer o compartilhamento de recursos Impressora, informação 11

Introdução Detalhe dos processos envolvidos Cliente/Servidor Planilha/Base de dados Navegador/Servidor Web 12

Introdução Uso de redes Doméstico There is no reason for any individual to have a computer in his home., Ken Olsen, 1977 Quando perguntado por que a Digital Equipment Corporation não estava seguindo a tendência do mercado de computadores pessoais 13 Inicialmente para processamento de texto e entretenimento Maior motivação atual é a Internet Acesso a informação remota Comunicação entre pessoas (texto, áudio, vídeo) Entretenimento interativo (jogos online) Comércio eletrônico

Introdução Comunicação não-hierárquica Peer-to-peer Napster!!! 14

Introdução Uso de redes Móvel Sem fio / Móvel 15

Tipos de Redes Classificações Escala Tecnologia de transmissão 17

Tipos de Redes Escala tamanho da rede 18

Tipos de Redes Tecnologia de transmissão Topologia - definição da maneira como as estações estão associadas: Ponto-a-ponto Difusão 19 Ponto-a-ponto Rede composta de diversas linhas de comunicação associadas a um par de estações Comunicação entre estações não adjacentes feita por estações intermediárias

Tipos de Redes Tecnologia de transmissão Topologia - Ponto-a-ponto 20 (a) (b) (c) (d) (a) estrela; (b) anel; (c) árvore; (d) malha regular; (e) malha irregular. (e)

Tipos de Redes Tecnologia de transmissão Difusão Única linha de comunicação compartilhada por todas as estações Mensagens difundidas no canal podem ser lidas por qualquer estação Destinatário identificado por um endereço codificado na mensagem Possível enviar mensagens para todas as estações (broadcasting) ou a um conjunto delas (multicasting) usando endereços reservados para estas finalidades Topologia comum em LANs Requer mecanismos de arbitragem de acesso para evitar conflitos 21

Tipos de Redes Tecnologia de transmissão Difusão 22 satélite (a) (b) (c) (a) barramento; (b) satélite; (c) anel.

Arquitetura de Redes Rede de redes (Internet) Borda da rede: aplicações e hosts Núcleo da rede: roteadores 24

Arquitetura de Redes Borda da Rede Sistemas finais (hosts): Executam programas de aplicação e.g., WWW, e-mail 25

Arquitetura de Redes Núcleo da rede Malha de roteadores interconectados Como os dados são transferidos através da rede? Comutação de circuitos Circuito dedicado por chamada e.g. Rede telefônica Comutação de pacotes Dados enviados através da rede em pedaços 26

Arquitetura de Redes Comutação de circuitos Recursos fim a fim reservados por chamada Recursos são: Largura de banda no enlace Capacidade no switch Recursos dedicados Sem compartilhamento Desempenho garantido Requer setup na chamada 27

Arquitetura de Redes Comutação de circuitos Recursos de rede divididos em pedaços Pedaços alocados para chamadas Pedaço do recurso ocioso se não usado pelo próprio chamador (sem compartilhamento) Dividindo largura de banda Divisão de frequências Divisão de tempos 28

Arquitetura de Redes Comutação de circuitos FDMA Exemplo: 4 usuários 29 frequência TDMA tempo frequência tempo

Arquitetura de Redes Comutação de pacotes Cada rajada de dados fim-a-fim dividida em pacotes Pacotes de usuários A, B compartilham recursos de redes Cada pacote usa toda largura de banda do link Recursos usados quando necessário Competição pelo recurso Demanda por recurso agregada pode exceder a capacidade disponível Congestionamento: fila de pacotes, espera pelo uso do link Armazena e repassa: pacotes se movem um salto por vez Transmitidos sobre link Espera a vez no próximo link 30

Arquitetura de Redes Comutação de pacotes A 10 Mbps Ethernet multiplexação estatística C 31 B 1.5 Mbps fila de pacotes esperando pelo enlace de saída 45 Mbps D E Comutação de pacotes vs. Comutação de circuito Analogia com um restaurante

Arquitetura de Redes Comutação de pacotes vs. de circuitos Enlace 1 Mbit cada usuário: 100Kbps qdo ativo Ativo 10% do tempo N usuários 32 Comutação de circuitos 10 usuários Comutação de pacotes 35 usuários Probabilidade > 10 ativos menos que.0004 enlace 1 Mbps Comutação de pacotes permite mais usuários usarem a rede!

Arquitetura de Redes Comutação de pacotes: Roteamento Mover pacotes entre roteadores da origem para destino Rede datagrama Endereço de destino determina próximo hop Rota pode mudar durante sessão Analogia: dirigir perguntando direção Rede de circuito virtual Cada pacote carrega um tag (virtual circuit ID), que determina o próximo hop Caminho fixo determinado em tempo de setup de chamada, permanece fixo durante chamada Roteadores mantêm estado por chamada 33

Arquitetura de Redes Atrasos em redes de comutação de pacotes Pacotes experimentam atrasos no caminho fim-a-fim Quatro fontes de atraso em cada hop (salto) Processamento no nó Verificação de bits de erros Escolha do link de saída Enfileiramento Tempo de espera no link de saída para transmissão Depende do nível de congestionamento do roteador A B transmissão processamento no nó propagação enfileiramento 34

Arquitetura de Redes Atrasos em redes de comutação de pacotes Atraso de transmissão L/R L=tam. pacote (bits) R=link bandwidth (bps) Atraso de propagação d/s d = tamanho do link físico s = veloc. propagação no meio (~2x10 8 m/s) Atraso fim a fim (ou latência): Somatório dos atrasos ao longo do caminho. 35 A B transmissão processamento no nó propagação enfileiramento

Arquitetura de Redes Atrasos de enfileiramento Intensidade de tráfego = La/R L=tam. pacote (bits) a=taxa média de chegada de pacotes R=link bandwidth (bps) 36 La/R ~ 0: pequeno atraso médio na fila La/R -> 1: atrasos se tornam grandes La/R > 1: mais trabalho chegando do que pode ser servido, atraso médio infinito!