REDES DE COMPUTADORES Prof. Esp. Fabiano Taguchi http://fabianotaguchi.wordpress.com fabianotaguchi@gmail.com RESUMO 1
COMUTAÇÃO DE CIRCUITOS Reservados fim-a-fim; Recursos são dedicados; Estabelecimento da conexão; Recursos de rede são divididos em fatias; Disputa do acesso acontece somente na fase de conexão; Não há processamento em nós intermediários. COMUTAÇÃO DE PACOTES Cada fluxo fim a fim é dividido em pacotes; Um pacote usa toda a banda disponível em um canal; Pacotes de diferentes usuários compartilham os recursos; Os pacotes contém dados e cabeçalhos; Existe a disputa por recursos; Nós intermediários são responsáveis por encaminhar pacotes. 2
COMUTAÇÃO DE PACOTES COMUTAÇÃO DE PACOTES CIRCUITO VIRTUAL Faz o roteamento de pacotes através de um número de CV; É necessário manter as informações sobre os estados do pacote; É orientado a conexão; Se existir falha em um enlace o CV se desfaz. 3
COMUTAÇÃO DE PACOTES CIRCUITO VIRTUAL COMUTAÇÃO DE PACOTES DATAGRAMA Roteia pacotes através do endereço de destino; Cada pacote é tratado de forma independente; Pacotes carregam o endereço completo e podem chegar fora de ordem; Não mantém informações de estado e não orientada a conexão. 4
COMUTAÇÃO DE PACOTES DATAGRAMA CARACTERÍSTICAS 5
VELOCIDADE DE PROPRAGAÇÃO Medida em metros/segundos, representa a velocidade com que o sinal carrega as informações. Esta propriedade é definida como a razão entre o espaço percorrido por um sinal pelo tempo decorrido para percorrê-lo. Em sinais de telecomunicações, temos velocidades extremamente elevadas, porém quando a quantidade de informação é elevada, esse tempo é considerável. TAXAS DE SINALIZAÇÃO É media em Hertz, essa propriedade indica a frequência máxima de alterações de estado no sinal que se propaga por um meio físico sem distorções. Essa propriedade está diretamente associada ao meio físico, e só pode ser alterada com o meio físico. 6
TAXA DE TRANSFERÊNCIA Medida em bits por segundos (bps), esta propriedade é a mais importante do meio físico. A taxa de transferência não está somente ligada ao meio físico, mas também a taxa de sinalização. O cálculo da taxa de transferência é feito através da fórmula: TX(bps) = TX(Hz)*log2*n REDES DE BORDA E COMUNICAÇÃO 7
ACESSO PONTO-A-PONTO ACESSO VIA MODEM Acesso ao roteador do provedor de serviços (56 kbps) Não é possível acessar Internet e telefonar ao mesmo tempo. DSL ( (DIGITAL SUBSCRIBER LINE) Possibilitam o uso da linha telefônica em paralelo; Taxas de até algumas dezenas de Mb/s. MODEM DISCADO Converte o sinal digital em um formato analógico apropriado para usar a linha telefônica. 8
DSL Também faz uso da linha telefônica, porém existe uma linha física dedicada até a central. Os multiplexadores enviam dados e voz na mesma infraestrutura. Este serviços ainda garante que usuários possam enviar e receber dados em taxas muito mais altas, além de poderem falar ao telefone e usar a Internet ao mesmo tempo. ASYMMETRIC DSL A Asymmetric DSL possui taxas mais altas que a DSL. As taxas de downstream podem em média a 8 Mbps, enquanto na DSL essas taxas variam de 1 a 2 Mbps. Um dos objetivos da ADSL era em seu início possibilitar a distribuição de vídeos. 9
MODEMS A CABO Esta tecnologia faz uso da infraestrutura de TV a Cabo. As redes são constituídas por fibras ópticas/cabos coaxiais, que conectam as residências ao roteador da ISP. O acesso é compartilhado, ao contrário da DSL que tem acesso ponto-a-ponto. MODEMS A CABO 10
FIBER TO THE HOME A tecnologia FFTH envolve enlaces ópticos da central telefônica até as residências, com taxas de transmissão elevadas. MÉTRICAS EM UMA REDE 11
PERDAS E ATRASOS Os pacotes são enfileirados nos buffers do roteador quando a taxa de chegada de pacotes excede a capacidade do enlace de saída. FONTES DE ATRASO 1. Processamento de nó 2. Enfileiramento 3. Transmissão 4. Propagação 12
VAZÃO Taxa pela qual os bits são transferidos entre o transmissor e o receptor. Esta unidade é dada em bits/unidade de tempo TRACEROUTE Fornece medições de atraso da fonte até cada um dos roteadores ao longo do caminho até o destino. 13
NORMAS E CONVENÇÕES DE REDES ORGANISMOS DE PADRONIZAÇÃO IEEE GRUPO IEEE 802.1 IEEE 802.2 IEEE 802.3 IEEE 802.6 IEEE 802.7 IEEE 803.8 DESCRIÇÃO Tecnologias de interoperabilidade de redes Descreve o controle do enlace lógico Descreve a rede local Ethernet e suas variantes. Descreve as redes metropolitanas Define especificações de banda larga Define especificações para fibra óptica 14
ORGANISMOS DE PADRONIZAÇÃO IEEE GRUPO IEEE 802.9 IEEE 802.10 IEEE 802.11 IEEE 802.14 IEEE 802.16 DESCRIÇÃO Determina especificações para redes integradas de multisserviço (voz, dados e imagem) Define especificações para segurança de redes Descreve redes locais sem fio Descreve serviços IP multimídia sobre TV a cabo Descreve redes metropolitanas sem fio com WiMax ORGANISMOS DE PADRONIZAÇÃO ANSI É a representante da ISO em território norte americano, uma de suas maiores contribuições foi a criação do padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface). 15
ORGANISMOS DE PADRONIZAÇÃO ISO A maior organização de padronização do mundo, a ISO desenvolve e estabelece padrões em diversas áreas do desenvolvimento tecnológico. A maior contribuição da ISO foi o modelo de referência OSI. ORGANISMOS DE PADRONIZAÇÃO ITU-T Antes chamada de CCITT, sua sede é na Suíça e é integrante da Organização das Nações Unidas (ONU). Possui 14 grupos de estudos para diversas áreas. É dividido em 03 departamentos: Telecomunicações, radiocomunicação e indústria. 16
PADRÕES DE COMUNICAÇÃO PADRÕES DE COMUNICAÇÃO Muitos e importantes padrões LAN têm evoluído desde o início dos anos 80, conduzidos pela IEEE e ANSI, os padrões LAN sofreram evoluções: Ethernet; 10Base2; 10Base5... 17
ETHERNET No final da década de 60, a Universidade do Hawai desenvolveu uma WAN, chamada ALOHA, esse é o princípio do padrão Ethernet. Por início o padrão Ethernet trafegava dados sob a forma de pacotes chamados frames. A partir do padrão Ethernet, outros padrões foram instituídos. 10BASE2 Este padrão transmitia a 10 Mbps e cada segmento de rede podia ter em média 185 metros. Neste padrão era utilizado o cabo coaxial fino e conectores BNC. Suas principais características: Topologia em barramento; Números máximo de segmentos era de 05 e 30 estações; Comprimento máximo do barramento era de 925 metros. 18
10BASE5 Este padrão transmitia a 10 Mbps e cada segmento de rede podia ter no máximo 500 metros. Neste padrão era utilizado o cabo coaxial grosso. Suas principais características: Topologia em barramento e transmissão em banda larga; Utilização de transceiver que conecta a estação a barra; Número máximo de segmentos era de 05 com comprimento máximo da barra de 500 metros. 10BASET Em 1990, começou-se a utilizar o cabo par trançado (UTP e STP), este padrão possuía características de: Transmissão a 10 Mbps; Início da utilização de topologia em estrela; Comprimento máximo entre no central e estação de 100 metros. 19
10BASEF O padrão 10BASEF faz uso de fibra óptica, esse padrão faz uso da topologia em estrela, e possui três divisões: FOIRL -> Segmento de 1000 metros e 1024 estações; FOIRL -> Segmento de 2000 metros e 1024 estações; Fiber Backbone -> Segmento de 2000 metros e 1024 estações. FAST ETHERNET Este padrão surge no mercado devido a 3COM, atualmente é o protocolo de rede mais usado em LAN, o Fast Ethernet tem uma velocidade de 100 Mbps. Como características: Faz uso do cabeamento UTP ou STP; Velocidade maior que o padrão 10BASET. 20
GIGABIT ETHERNET Também denominado de Fast Ethernet, este protocolo de comunicação atua em velocidade de Gbps. Características: Uso de fibras ópticas; Uso de switches Ethernet. TOKEN RING Este padrão foi desenvolvido para conectar estações em ambientes de grande porte. Este padrão usa um conceito de fichas, onde é possível controlar o acesso a cada nó. Cada estação possui uma ficha vazia, que se torna ocupada quando recebe um quadro. Características deste protocolo: Topologia em estrela; Cabeamento UTP limitado a 72 nós. 21
COMPONENTES FÍSICOS PLACA ADAPTADORA DE REDE Componente mais importante da estação de trabalho, sua função é enviar dados e receber. O ponto de compatibilidade de uma placa de rede é o barramento. Outra questão importante é o suporte para o meio de transmissão da rede. Cada placa de rede tem um endereço físico, composto de 12 dígitos, que limitam a 70 trilhões de placas. 22
HUBS Dispositivos usados para conectar os equipamentos que compõem uma LAN. Em cada entrada do hub é possível conectar uma estação. O hub precisa escutar a rede primeiro para saber se alguém está usando-a, se estiver livre, então a informação é transmitida. HUBS Workstations dos usuários Server Workstations dos usuários Server Hub Workstations dos usuários Server 23
SWITCH Componente utilizado para conectar segmentos de rede locais. Um switch diferentemente do hub deve permitir que estações em segmentos separados transmitam simultaneamente, pois ele comuta caminhos dedicados. Switches podem ser usados para alargamento de bandas, onde possuem um reservatório que pode ser distribuído em suas portas, visando adequar necessidades. SWITCH 24
REPETIDORES Um cabeamento possui limitações? Essas limitações podem ser tratadas com repetidores, pois repetem um determinado sinal de transmissão, permitindo que sua rede se estenda muito mais do que normalmente poderia. Repetidores não podem ser considerados dispositivos de interconectividades, apenas um recurso para estender. REPETIDORES 25
BRIDGE Capaz de segmentar uma rede em sub-redes, ou converter diferentes padrões de LAN em um só. Uma bridge deve filtrar as mensagens que são endereçadas, armazenar as mensagens quando o tráfego for muito grande e funcionar como uma estação repetidora. BRIDGE Usuários neste lado da bridge não recebem as informações Bridge Segmento A A Segmento B A transmite para B 26
ROTEADORES Equipamento responsável pela interligação entre LAN, que possuem funções que decidem qual caminho a informação irá percorrer para chegar ao destino, além de encaminhar os pacotes ao seu destino final. GATEWAYS Atuam na interligação de redes distintas, isto é, permitem a comunicação entre redes com arquiteturas diferentes. Os gateways redirecionam o tráfego de redes de arquiteturas diferentes, resolvendo problemas de tamanho de pacotes, endereçamento, forma e controle de acesso. 27
EXERCÍCIO EXERCÍCIOS 01 - Descreva a sua melhor solução para a rede abaixo. Justifique suas repostas. João Gilberto, fanático por games, deseja montar uma LAN House numa sala comercial de 72m 2 (8m x 9m). Ele dispõe de muito dinheiro e pretende montar uma rede com o máximo de computadores possíveis neste espaço. Sabe-se que os jogos atuais rodam em rede e que todos os computadores devem estar ligados. A banda requerida por tais jogos é baixa. 28
EXERCÍCIOS 02 A partir dos seus conhecimentos em rede de computadores, descreva a sua melhor solução para a rede abaixo. Justifique suas repostas. Gioberto Gil deseja informatizar sua escola. É importante que a rede administrativa seja separada da rede acadêmica. A escolha deseja segurança e garante que não vai haver muitas modificações. Faça um projeto com baixo investimento e outro com alto investimento, descrevendo como seria o cabeamento estruturado nesta situação. EXERCÍCIOS 03 - Faça comentários sobre três componentes que devem estar presentes em um projeto de cabeamento estruturado. 04 - Suponha uma rede implementada com topologia em Barra, usando cabo coaxial fino, conectores BNC, com velocidade de transferência de 10 Mbps e com limitação de comprimento dos seus segmentos de até 500 metros. Dentro do Padrão Ethernet IEEE 802.3, em que especificação essa rede estaria enquadrada? 05 - Comentar as principais diferenças entre hubs e switches. 29
EXERCÍCIOS 06 - Comentar os motivos para se utilizar o cabeamento estruturado em um projeto de implantação de redes locais. 07 - Qual o tipo de cabeamento (ou comunicação wireless) seria mais ideal para as situações descritas a seguir. Conectar as agências de um banco em uma cidade. Conectar prédios de uma rua a um provedor de Internet próximo. Conectar estações em um laboratório de informática de uma escola. Conectar dois micros. EXERCÍCIOS 08 - Qual a diferença entre serviço orientado à conexão e serviço não orientado à conexão? 09 - Cite dois problemas que ocorrem quando não se usa cabeamento estruturado. 10 - Qual a função do patch panel? 30