Boas Vindas! Professor: Airton Junior (airtonjjunior@gmail.com) Disciplina: Redes I Conteúdo: Evolução do teleprocessamento; Modems; Topologias; Redes Locais; Redes sem Fio; Hardware de Rede; Cabeamento Estruturado; Modelo OSI; Arquitetura do TCP-IP. Avaliações: 2 duas Provas com peso 7; Exercícios em sala de aula; trabalho em grupo e um projeto final de Cabeamento Estruturado. Não será feito nenhum arrendodamento de nota. Media da ETB = (A1+2*A2+2*A3)/5 = 7 para aprovação. A3 = Provão Os trabalhos e os exercícios que não forem entregue na data prevista valerá 50% do seu total. Aulas com Slides.: todas as aulas serão enviada para um e-mail da turma ou do representante. Perguntas? 1 2 Bibliografia Introdução ao Teleprocessamento 3 4
A EVOLUÇÃO DO TELEPROCESSAMENTO O teleprocessamento surgiu devido à necessidade de uso de recursos e capacidades de um computador central em diferentes pontos, distantes do mesmo. Os sistemas de teleprocessamento deviam poder fornecer melhor qualidade de serviço e mais rapidez aos usuários, garantindo competitividade nas aplicações comerciais, reduzindo erros e diminuindo custos de operação. Definição Teleprocessamento Denomina-se TELEPROCESSAMENTO a troca de informações em sistemas de computação utilizando as facilidades das telecomunicações. Nesse contexto, as telecomunicações crescem de importância por serem o elemento que permitirá que os computadores e periféricos trabalhem à distância. 5 6 A EVOLUÇÃO DO TELEPROCESSAMENTO Característica Ambiente Centralizado Numa primeira fase de sua evolução, todo o processamento de dados será centralizado, ou seja, tanto a CPU como os dispositivos de entrada/saída (I/O) trabalham no mesmo ambiente. Tempo de coleta manual de informações muito grande. Manuseio excessivo de documentos. Transporte de documentos entre localidades remotas e CPD. Erros detectados pelo computador só poderão ser corrigidos num próximo ciclo de processamento, após a correção da informação no local onde foi gerada, ocasionando grandes atrasos no processamento do serviço. 7 8
Descentralizado Descentralizado Atualmente, a tendência é, além de descentralizar os dispositivos de entrada e saída, descentralizar o poder de cálculo, permitindo que os pontos remotos, através de unidades de processamento de menor porte, executem aplicações mais complexas. No momento, as maiores dificuldades para se implantar a descentralização são os autos custos de comunicação à longa distância e a complexidade do projeto de software de aplicação. 9 10 Características do Descentralizado Características do Descentralizado Redução acentuada dos erros de transcrição e de entrada de dados, uma vez que estes são coletados nos próprios pontos de origem da informação. Acesso de um número muito maior de pessoas aos sistemas de processamento de dados. Coleta e disseminação da informação à velocidade eletrônica. Maior segurança - nos grandes sistemas, existem sempre dois ou mais computadores em localizações diferentes, um deles em reserva (STAND- BY) e em condições de assumir imediatamente o processamento. 11 12
CONCEITO DE TELEPROCESSAMENTO A palavra teleprocessamento é uma aglutinação de duas outra palavras que representam tecnologias diferentes, "telecomunicações "processamento", retratando a capacidade de promover à distância o processamento de dados. Era uma marca registrada da IBM (International Business Machines), tornou-se de uso geral e agora faz parte do domínio público. TERMINOLOGIA DE TELEPROCESSAMENTO TEMPO DE RESPOSTA (Response- Time) É o intervalo de tempo entre o último caractere digitado pelo usuário do sistema e o primeiro caractere de resposta enviado pelo computador e visto pelo usuário ou, ainda, é o intervalo de tempo para um sistema de computador reagir a um estímulo externo com uma ação apropriada. 13 14 TERMINOLOGIA DE TELEPROCESSAMENTO TERMINOLOGIA DE TELEPROCESSAMENTO PROCESSAMENTO BATCH (Lote) As transações não são processadas imediatamente, mas guardadas por um determinado tempo, até o agrupamento total, e, então, processadas num único lote. Time sharing ( tempo compartilhado) Este conceito significa compartilhamento de Tempo ou seja, o tempo ocioso entre os processos são compartilhados com outros processos para dinamizar o Sistema. 15 16
TERMINOLOGIA DE TELEPROCESSAMENTO ON-LINE Descrevemos um sistema onde os dados coletados na estação terminal remota são encaminhados diretamente para o computador central ou, ainda, quando o fluxo de dados ocorre no sentido inverso(do computador central para a estação remota). TERMINOLOGIA DE TELEPROCESSAMENTO TEMPO REAL (Real- Time) As respostas às entradas são suficientemente rápidas para controlar o processo e ou influir na ação subseqüente. 17 18 Diferenças entre On-line e Real-Time Uma aplicação em Real-time é sempre on-line mas o inverso nem sempre é verdadeiro. Na Aplicação Real-time: a resposta provocará alguma ação no processo, existindo, necessariamente, uma garantia no tempo de resposta. Na aplicação On-line: essa garantia não é possível, porque o tempo de resposta é função do número de usuário do sistema. TIPOS DE SINAIS SINAIS ANALÓGICOS São sinais elétricos que podem assumir, no tempo, infinitos valores possíveis de amplitude permitidos pelo meio de transmissão. 19 20
TIPOS DE SINAIS SINAIS DIGITAIS São impulsos elétricos padronizados que assumem valores de amplitude predeterminados no tempo. BIT/BYTE Os sinais de dados oriundos de um ETD (Equipamento Terminal de Dados) sempre assumem os valores "0"ou "1", portanto são sinais digitais. Por assumir sempre um dos valores, o sinal de dados é chamado também de SINAL BINÁRIO, onde cada unidade é chamada de BIT(Binary Digit- Dígito Binário) Um bit ("0"ou "1") é a menor unidade de informação que um computador pode manipular. 21 22 DTE/DCE CÓDIGOS Nos computadores e terminais, os códigos são utilizados para especificar os caracteres usando os bits. A representação de um caractere depende do código utilizado pelo ETD, isto é, um conjunto de bits cuja quantidade depende do código utilizado. Existem inúmeros tipos de códigos dos quais podemos destacar: Código 4 bits: BCD(ou 8421), Excesso 3,2*421, GRAY etc. Código 5 bits: 2 out-of 5,51111, Johnson, CCITT no.2 etc. Código 7/8 bits: ASCII, EBCDIC. 23 24
Modem É formado pela contração das palavras MOdulador e DEModulador. Ele executa uma transformação de modulação analógico ou codificação digital. Modem É um equipamento bidirecional o qual é instalado nas duas extremidades de um canal de comunicação de dados. Sua função é adequar um sinal binário vindo de um computador às características da linha. Sendo um modulador, o modem converte os pulsos digitais de corrente contínua de sistema do computador em sinais analógicos que contenha as mesmas informações. 25 26 Sinalização do Modem RS 232 Modulação É a transformação de um sinal que contem uma informação útil em seu formato original num sinal modulado adequado ao meio de transmissão que se pretende utilizar. 27 28
Tipos de Modulação Modulação ASK ( Amplitude Shift Keying) Modulação FSK ( Frequency Shift Keying) Modulação PSK (Phase Shift Keying) Modulação QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 29 Modulação ASK ( Amplitude Shift Keying) As principais características da modulação pôr chaveamento de amplitude são: Facilidade de modular e demodular; Pequena largura de faixa; Baixa imunidade a ruídos. A modulação ASK é utilizada em aplicações: Fibra ópticas; Transmissão de dados pôr infravermelho; Controle remoto via infravermelho; Controle remoto via radiofrequência ( portões, alarmes de carros) 30 Modulação FSK ( Frequency Shift Keying) A modulação por chaveamento de frequência, FSK apresenta como principal características a boa imunidade a ruídos, quando comparada com a ASK. modulação FSK é utilizada em modems de baixa velocidade (com velocidade de transmissão igual ou menor que 2400 bps); transmissão via radio (na transmissão de sinais de radiocontrole) Modulação PSK (Phase Shift Keying) O PSK é uma forma de modulação em que a informação do sinal digital é embutida nos parâmetros de fase da portadora. Neste sistema de modulação, quando há uma transição de um bit 0 para um bit 1 ou de um bit 1 para um bit 0, a onda portadora sofre uma alteração de fase de 180 graus. 31 32
Modulação QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Modulação Consiste em duas portadoras que são utilizadas em quadratura. Este sistema é utilizado na TV digital terrestre, a cabo e em alguns sistemas utilizados experimentalmente por radioamadores (QPSK) para transmissões em radio pacote para transferência de dados. 33 34 LPCD Linha Privada de comunicação de Dados ISDN ( Rede de Integrada de serviço Digital) E o meio de transmissão constituído de um ou mais pares de fios e/ou de equipamentos, interligando dos pontos distintos e não conectados ao equipamentos de comutação das estações de telecomunicações publicas. A ISDN permite que sinais digitais sejam transmitidos através do cabeamento telefônico existente. Isso se tornou possível quando os switches das companhias telefônicas foram atualizados para suportar sinais digitais. 35 36
ISDN ( Rede de Integrada de serviço Digital) A ISDN é geralmente vista como uma alternativa para as linhas privadas, que pode ser usada para conexão de usuários móveis e conexão em rede de escritórios pequenos e remotos com as LANs. Na linha analógica convencional é de 4 KHz, já no ISDN de 128 kbps portanto não trabalha com sinal analógico. ISDN ( Rede de Integrada de serviço Digital) Há dois tipos de acesso baseados em ISDN: BRI (Basic Rate Interface) e PRI (Primary Rate Interface). O acesso Básico (BRI) possui dois canais B para transmissão de voz ou dados de 64 Kbps cada um e um canal D utilizado para sinalização de 16 Kbps. O acesso Primário (PRI) utiliza 30 canais B e um canal D. 37 38 ISDN ( Rede de Integrada de serviço Digital Sinal de Voz Humana O sinal de voz humana está basicamente limitado entre 300 Hz e 3400 khz. 39 40
Fundamentos de Sinais e Ruídos Fundamentos de Sinais e Ruídos Como Representar um Bit em um Meio Físico. Examinaremos seis coisas que podem acontecer a um bit no meio: Propagação; Atenuação; Reflexão; Ruído; Problema de temporização; Colisões; 41 42 Propagação Propagação significa que uma quantidade de energia, representando um bit, trafega de um lugar a outro; Velocidade na qual se propaga depende do material real usado no meio, da geometria (estrutura) do meio e da frequência dos pulsos; Se tempo de propagação for longo demais, deverá ser reavaliado como restante da rede lidará com esse atraso; Caso contrário, poderá ser necessário armazenar os bits (bufferização), para que eles não cheguem aos equipamentos de rede cedo ou tarde demais; Propagação O tempo que um bit leva para trafegar de uma extremidade do meio e voltar é conhecido como round trip time, (RTT) 43 44
Propagação Propagação Supondo que não exista nenhum outro atraso, o tempo que um bit leva para trafegar por um meio até a extremidade é RTT/2. PING 164.41.1.1 (164.41.1.1): 56 data bytes 64 bytes from 164.41.1.1: icmp_seq=15 ttl=255 time=5.513 ms 64 bytes from 164.41.1.1: icmp_seq=16 ttl=255 time=5.123 ms 64 bytes from 164.41.1.1: icmp_seq=17 ttl=255 time=6.236 ms 64 bytes from 164.41.1.1: icmp_seq=18 ttl=255 time=4.488 ms 64 bytes from 164.41.1.1: icmp_seq=19 ttl=255 time=58.764 ms 64 bytes from 164.41.1.1: icmp_seq=20 ttl=255 time=36.504 ms 22 packets transmitted, 18 packets received, 18.2% packet loss round-trip min/avg/max/stddev = 4.330/12.715/58.764/15.230 ms 45 46 Calculo do RTT RTT = (T3 T1) (T2 T1) = T3 T2 Atenuação Atenuação é a perda de força do sinal, por exemplo, quando os cabos excedem a extensão máxima. Isso significa que um sinal com voltagem de 1 bit perde amplitude à medida que a energia passa do sinal para o cabo. Ping: 64 bytes from 164.41.1.1: icmp_seq=15 ttl=255 time=5.513 ms round-trip min/avg/max/stddev = 4.557/6.892/13.208/3.190 ms 47 48
Atenuação Reflexão A reflexão ocorre em sinais elétricos. Quando os pulsos de voltagem, ou bits, atingem uma descontinuidade, alguma energia pode ser refletida. Se não for controlada com cuidado, essa energia pode interferir em bits posteriores. A reflexão ocorre por causa do meio que tenha impedância e circuitos das placa de redes. 49 50 Reflexão Ruído O ruído define-se por adições não desejadas a sinais eletromagnéticos, ópticos e de voltagem. Nenhum sinal elétrico é sem ruído entretanto, é importante manter a razão sinalruído (S/R) o mais alta possível. Em outras palavras, cada bit recebe sinais adicionais indesejáveis de várias origens. Ruídos em demasia podem corromper um bit, transformando um binário 1 em binário 0, ou 0 em 1, destruindo a mensagem. Para tentar eliminar ruídos como radiofrequência e eletromagnéticas deve-se usar cabos blindados. 51 52
Ruído Dispersão Dispersão é quando o sinal aumenta em tempo. É causada pelo tipo de meios envolvidos. Se for suficientemente séria, um bit pode interferir no próximo bit e confundi-lo com os bits anteriores e posteriores. Uma vez que deseja enviar bilhões de bits por segundo, você deve ter cuidado para não permitir que os sinais se estendam demais. 53 54 Dispersão Dispersão Dispersão, Jitter e Latência são agrupados juntos porque afetam a mesma coisa temporização de um bit; Jitter é a falta de sincronização de relógios dos equipamentos podendo ser também hardware e software. Latência ou atraso, é o tempo que um quadro ou um pacote leva para trafegar da estação de origem até o destino final. É importante quantificar a latência total do caminho entre a origem e o destino nas LANs. 55 56
Colisão Colisão Uma colisão acontece quando dois bits de dois computadores diferentes, que estão se comunicando, estão em um meio compartilhado ao mesmo tempo. No caso dos meios de cobre, as voltagens dos dois sinais binários se somam e causam um terceiro nível de voltagem. Essa variação de voltagem não é permitida em um sistema binário, que entende apenas dois níveis de voltagem. 57 58 A Comunicação Após um bit atingir um meio, ele se propaga e pode sofrer atenuação, reflexão, ruído, dispersão ou colisão. Todos os efeitos descritos até aqui que podem acontecer a 1 bit se aplicam às várias unidades de dados de protocolos (PDUs) (Protocolo Data Unit) do modelo OSI. Oito bits se igualam a 1 byte. Vários bytes equivalem a um quadro. Os quadros contêm pacotes. Os pacotes transportam as mensagens que você deseja comunicar. Os profissionais de rede geralmente falam sobre quadros e pacotes atenuados, refletidos, com ruídos e em colisão. Comunicação com os Bits 59 60
Nomes comuns dos PDU s Bits / Byte Informações Protocolos de comunicação PDU's Mensagens (messages) -Aplicação Segmentos (segments) - Transporte Pacotes (packets) - Rede Células (cells) - ATM Quadros (frames) Enlace de dados 61 62 MODOS DE OPERAÇÃO MODOS DE OPERAÇÃO Em qualquer tipo de operação, a transmissão e recepção poderão ou não existir simultaneamente no tempo, sendo classificadas em: SIMPLEX, HALF-DUPLEX e FULL- DUPLEX. SIMPLEX : Comunicação possível em uma única direção HALF-DUPLEX ( ou Semi-Duplex) : Comunicação possível em ambas as direções, porém não simultaneamente. 63 64
MODOS DE OPERAÇÃO FULL-DUPLEX (ou DUPLEX): Comunicação possível em ambas as direções simultaneamente. TIPOS DE TRANSMISSÃO TRANSMISSÃO PARALELA Transmissão simultânea de todos os bits que compõem o byte. Nos casos de transmissão que envolvem maiores distâncias, a transmissões em paralelo mostrase inadequada, em razão da quantidade de suportes de transmissão (fios) que é necessário ser muito caro. 65 66 TIPOS DE TRANSMISSÃO RITMOS DE TRANSMISSÃO TRANSMISSÃO SERIAL Transferência de um bit por vez de uma única linha de dados, isto é, cada bit de um byte é transmitido em sequencia, um após o outro. Além da economia de interconexão, os dados, mesmo transmitidos sequencialmente, deslocam-se com velocidade muito maior que a de leitura e digitação. A transmissão de dados serial pode ser feita de duas formas: ASSÍNCRONA e SÍNCRONA. TRANSMISSÃO ASSÍNCRONA Para cada caractere que desejamos transmitir, utiliza-se um elemento de sinalização para indicar o início do caractere (START) e um outro para indicar o término do caractere (STOP). O START (bit de partida) corresponde a uma interrupção do sinal na linha e o STOP (bit de parada), à condição de marca ou repouso, ou seja, à existência do sinal na linha (normalmente o STOP corresponde a 1,4 ou 2,0 vezes o tempo de START). 67 68
RITMOS DE TRANSMISSÃO A principal desvantagem desse tipo de transmissão é a má utilização do canal, já que os caracteres são transmitidos irregularmente espaçados no tempo, além do alto overhead (bit de controle adicionais à informação), ocasionando uma baixa eficiência na transmissão. RITMOS DE TRANSMISSÃO TRANSMISSÃO SÍNCRONA Neste tipo de transmissão, os bits de um caractere são enviados imediatamente após o anterior, não existindo START-STOP e sem tempo de repouso entre eles. A transmissão síncrona é estabelecida através de uma cadência fixa para a transmissão dos bits de todo um conjunto de caracteres (bloco). Overhead = Total de bits de controle x 100% Total de bits transmitidos (controle + caractere) 69 70 DÚVIDAS? That s all folks! Próxima aula exercícios de aprendizagem. 71