Redes 2 padronização e arquitetura de redes

Redes de ComputadoresProfessor: Mauro Jansen

Redes de Computadores

Padronização e Arquiteturas de Redes de Computadores

Objetivos

� Conhecer a importância da padronização no âmbito das redes de computadores e os órgãos que atuam na padronização

� Conhecer conceitos e tipos de arquiteturas

Prof. Mauro JansenRedes de Computadores

Introdução, histórico e conceitos 2

� Conhecer conceitos e tipos de arquiteturas de rede, suas camadas e funções

� Entender um pouco mais sobre o funcionamento das redes com base no modelo OSI

� Conhecer os padrões TCP/PIP e Ethernet

Padronização



Importância da padronização

• Para garantir o sucesso das tecnologias, de modo que produtos de diversos fabricantes funcionem em compatibilidade de forma globalizada

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• A padronização deve ser realizada em consenso e com cautela.

• Diversas entidades estabelecidas atuam na padronização de tecnologias de redes


Introdução, histórico e conceitos

Entidades de padronização gerais

Entidade Atuação

ISO (InternationalStandards Organization)

Todos tipos de padrões: desde parafusos e porcas até revestimento de postes de telecomunicações. Ex.: modelo de referência OSI e o protocolo IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System ou Sistema Intermediário para Sistema Intermediário).

IEEE (Institute of Maior organização profissional do mundo na



IEEE (Institute of Electrical and EletronicsEngineers)

Maior organização profissional do mundo na área de publicação de jornaisEspecializados na área de Telemática. Possui um grupo de padronização quedesenvolve padrões nas áreas de Engenharia Elétrica e de Informática. Ex.: padrão IEEE 802 para redes Ethernet

ITU-T (International Telecommunications Union)

Formular e propor recomendações para telecomunicações. Ex.: padrão GPON (GigabitPassive Optic Network ITU-T.984.1-4)

Entidades de padronização direcionadas à Internet

• A Internet é uma rede pública mundial e autônoma baseada em padrões abertos

• Tem mecanismos próprios de padronização• Não existe uma autoridade central que controle

seu funcionamento.

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seu funcionamento. • Existem várias organizações que colaboram no

estabelecimento de padrões e políticas gerais de operação para permitir a interoperabilidade das diversas redes que compõem a Internet,




Entidade Atuação

IETF (Internet Engineering Task Force)

Identifica, prioriza e endereça assuntos considerados de curto prazo, incluindo protocolos, arquitetura e operações de serviços, publicando-os na Internet por meio de RFC (Request for Comments, documentos que especificam padrões e serviços para aInternet e para o modelo de referência TCP/IP)



Internet e para o modelo de referência TCP/IP) numeradas em nordem cronológica.

IRTF (Internet Research Task Force)

Desenvolve assuntos estratégicos de longo prazo, incluindo esquemas de endereçamento e novas tecnologias.

IANA (The Internet Assigned Numbers Authority)

Coordenar a distribuição de endereçosIP entre as diversas redes de computadores que se conectam à Internet


Entidade Atuação

CGI.br (Comitê Gestor de Internet no Brasil)

Órgão criado pelo MinCT em 1995 para tratar do desenvolvimento, padrões, treinamentos e procedimentos, dados estatísticos da internet no Brasil, além de gerenciar os domínios .br e a atribuição de endereços IPs no Brasi

NIC.br (Núcleo de Órgão criado pelo CGI.br para ajudá-lo a



NIC.br (Núcleo de Informação e Coordenação do Ponto BR)

Órgão criado pelo CGI.br para ajudá-lo acumprir suas funções. O NIC.BR por sua vez delega funções a outros departamentos,como Registro.br, CERT.br, CETIC.br, CEPTRO.br e W3C

Registro.br Registro de nomes de domínio, a administração e a publicação do DNS para o domínio <.br>

CERT.br (Centro de Estudos, Resposta e Tratamento de Incidentes de Segurança no Brasil)

Tratar incidentes de segurança em computadores, envolvendo redes conectadas à Internet brasileira


Entidade Atuação

CETIC.br (Centro de Estudos sobre as Tecnologias da Informação e da Comunicação )

Coordenação e publicação de pesquisas sobre a disponibilidade e uso da Internet no Brasil, para fins de políticas públicas

CEPTRO.br (Centro de responsável por serviços e projetos



CEPTRO.br (Centro de Estudos e Pesquisas em Tecnologias de Redes e Operações)

responsável por serviços e projetos relacionados principalmente àinfraestrutura da Internet no Brasil e ao seu desenvolvimento. também mede a qualidade da Internet, divulga a Hora Legal Brasileira via NTP e dissemina o protocolo IPv6 no país através de cursos gratuitos

Arquitetura de Redes



Arquiteturas de redes: Introdução

• Arquitetura de rede é o conjunto de camadas ou níveis compondo um conjunto de regras de comunicação numa rede

• Contém informações para orientar fabricantes na criação de hardware e software de rede

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criação de hardware e software de rede• Se arquiteturas de rede reconhecidas

mundialmente, não haveria compatibilidade entre dispositivos de fabricantes diferentes



O modelo OSI

• OSI: Open Systems Interconnections, ou interconexão de sistemas abertos

• Modelo de referência criado em 1977 pela ISO (International Standards Organization) para facilitar a interconexão de sistemas de

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facilitar a interconexão de sistemas de computadores

• Mesmo sendo apenas um modelo teórico, que não precisa ser seguido à risca pelos protocolos de rede, é muito útil para o entendimento de como os dados trafegam em uma rede



Modelo OSI - camadas

• Composto de 7 (sete) camadas numeradas, cada qual com uma função particular

• As camadas mais baixas estão mais próxima do nível físico (hardware). As mais altas, do usuário.

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As mais altas, do usuário.



Hubs

Switches

Roteador

Modelo OSI: vantagem da divisão em camadas

• Divide as comunicações de rede em partes menores e mais simples, facilitando sua aprendizagem e compreensão ;

• Padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o suporte por vários fabricantes ;

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• Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de software de rede;

• Evita que as modificações em uma camada afetem as outras, facilitando a atualização e manutenção;



Modelo OSI - camadas



Modelo OSICamada de Aplicação (7)

• Responsável apenas pela interface entre o programa ou serviço acessado pelo usuário e a pilha de protocolos que o computador está usando

• Telnet, FTP e HTTP são exemplos de protocolos

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• Telnet, FTP e HTTP são exemplos de protocolos desta camada

• Pode tanto iniciar (envio de dados) como finalizar o processo (recebimento)



Modelo OSICamada de aplicação



Modelo OSICamada de Apresentação (6)

• Converte o formato de dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado pela pilha de protocolos

• Também é responsável por comprimir e/ou criptografar dados

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criptografar dados– A compressão de dados aumenta o desempenho da

rede– Quando criptografados os dados só voltam ao normal

na camada 6 do receptor



Modelo OSICamada de Apresentação (6)



Modelo OSICamada de Sessão (5)

• Estabelece, gerencia e termina sessões entre dois hosts que se comunicam;

• Define como será feita a transmissão de dados;• Coloca marcações nos dados que estão sendo

transmitidos ;

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transmitidos ;• Se porventura a rede falhar, os computadores

reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo PC receptor ;



Modelo OSICamada de Sessão (5)



Modelo OSICamada de Transporte (4)

• Responsável por transformar os dados vindos da camada 5 em pacotes;

• Cada pacote ficou estabelecido com o tamanho de 64 Kb e contendo:– Um cabeçalho (com tam. entre 20 e 24 Kb)

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– Informações sobre os dados. Ex: número da porta de destino e saída

– Número sequencial do pacote

– CRC

– E os dados propriamente ditos

• É altamente confiável ;



Modelo OSICamada de Transporte (4)



Modelo OSICamada de Rede (3)

• É responsável pelo endereçamento de pacotes,convertendo endereços lógicos em endereços físicos e vice-versa;

• Determina a rota que será percorrida pelos

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• Determina a rota que será percorrida pelos pacotes, baseada em fatores como condições de tráfego de rede e prioridade ;



Modelo OSICamada de Rede (3)



Modelo OSICamada de Enlace (2)

• Transforma os pacotes da camada de rede em quadros;

• Adiciona informações como: endereço da placa de rede de origem e destino;

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placa de rede de origem e destino;• Trata do endereçamento físico, da

topologia e do acesso à rede;



Modelo OSICamada de Enlace (2)



Modelo OSICamada Física (1)

• Define as especificações elétricas, mecânicas, funcionais e de procedimentos para ativar, manter e desativar o link físico entre sistemas finais ;

• Características como níveis de voltagem,

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• Características como níveis de voltagem, temporização de alterações de voltagem, taxas de dados físicos, distâncias máximas de transmissão, conectores físicos e outros atributos similares são definidos por ela também ;



Modelo OSICamada Física (1)



Comparativo doModelo OSICom o serviçode entrega deencomendas



Padrão TCP/IP



Padrão TCP/IP

• TCP: Transmission Control Protocol – protocolo de controle de transmissão

• IP: Internet Protocol – Protocolo de interconexão• Surgiu durante a guerra entre os EUA e a extinta

União Soviética, após a expansão da ARPANET

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União Soviética, após a expansão da ARPANET• Também é chamado de protocolo mas na

verdade é uma pilha de protocolos• É o padrão mais usado atualmente• Está diretamente relacionado à internet e vice-

versaRedes de Computadores


TCP/IP: camadas

• Possui quatro camadas, que comparadas com o modelo OSI, ficam assim:



TCP/IP: camada de Aplicação

• Aplicação: Inclui os protocolos de mais alto nível como HTTP, SSH, Telnet, SMTP, DNS, POP3, FTP, etc.

• Corresponde às três primeiras camadas do

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• Corresponde às três primeiras camadas do modelo OSI



TCP/IP: Camada de transporte

• Pega os dados da camada de aplicação, divide-os em pacotes que serão transmitidos pela rede, adicionando informações adicionais

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• Lida com QoS (Qualidade de Serviço), controle de fluxo, controle de sequência e correção de erros

• Principais protocolos: TCP e UDP



TCP/IP: Camada de internet

• Finalidade: endereçar, rotear e controlar o envio e a recepção dos pacotes recebidos da camada de transporte

• Protocolos principais: IP, ARP, RARP e

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• Protocolos principais: IP, ARP, RARP e ICMP

• Não é orientada a conexão e se comunica por meio de pacotes



TCP/IP: Camada de rede

• Converte as tensões elétricas recebidas pela placa de rede em bits (0’s e 1’s), agrupando-os em pacotes e encaminhando à camada superior



Padrões Ethernet



Padrão Ethernet

• Padrão desenvolvido em 1973 no PARC, laboratório de desenvolvimento da Xerox, em Palo Alto, EUA

• “Ether” era o termo usado para descrever

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• “Ether” era o termo usado para descrever o meio de transmissão dos sinais em um sistema, no projeto inicial

• Primeira versão: 2.94 megabits, cabos coaxiais, até 256 estações



Padrão Ethernet

• Evoluiu para 10 Mbps e gerou diversos padrões Ethernet

• Definem em detalhes a forma como os dados são organizados e transmitidos

• Permite que produtos de diversos fabricantes

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• Permite que produtos de diversos fabricantes funcionem em conjunto



Apesar das redes Wi-Fi também serem Ethernet, o termo Ethernet é mais usado para redes cabeadas,

enquanto redes sem fio são mais chamadas de Wireless, Wi-Fi ou ainda “redes 802.11g ou “802.11n”

Controle de acesso aos meios (MAC) nas redes Ethernet

• No padrão Ethernet, somente uma estação pode transmitir seus bits por vez

• Para isso é feito um controle de concorrência do meio de transmissão (MAC: Medium Access Control) através do protocolo CSM/CD (Carrier

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Control) através do protocolo CSM/CD (Carrier Sense Multiple Access with Colision Detection)



A disputa pelo meio de acesso representava um problema quando a rede usava hubs, que não possuem inteligência no momento da transmissão. Com o uso de switches o problema minimizou, visto que os pacotes são entregues somente na porta para a qual são

endereçados.

O protocolo CSMA/CD

• CSMA consiste no acesso múltiplo ao meio onde apenas uma estação pode enviar de cada vez– Antes de transmitir dados a estação irá “ouvir” o cabo

e só envia se nenhuma outra estiver transmitindo

• O CD (Colision Detection) consiste na detecção

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• O CD (Colision Detection) consiste na detecção de colisões através do monitoramento das transmissões no cabo por cada estação e do uso de um algoritmo



Controle de acesso aos meios (MAC) nas redes Ethernet com CSMA/CD



Algoritmo CSMA/CD para transmissão

1. Se ninguém está transmitindo, pode-se transmitir imediatamente;

2. Se alguém está transmitindo, continue a examinar os meios até que estejam ociosos e então comece a transmitir imediatamente

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então comece a transmitir imediatamente3. Se uma colisão é detectada durante uma

transmissão, transmita sinal de alerta para todas as estações pararam a transmissão

4. Após o alerta, aguardar um intervalo de tempo aleatório dentro de um certo limite



IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers

• Organização sem fins lucrativos responsável por vários padrões relacionadosà comunicações, eletricidade computação e tecnologia

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• Gerencia e desenvolve os padrões Ethernet• O grupo IEEE 802 LAN/MAN Standards

Comittee trata dos padrões de rede



Subgrupos IEEE 802 LAN/MAN Standards

• 802.3: padrões de redes Ethernet a cabo• 802.11: grupo para redes wireless

– 802.11b, 802.11ª. 802.11g, 802.11i, 802.11n

• 802.15.1: padrões referentes ao

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• 802.15.1: padrões referentes ao Bluetooth

• 802.16: redes wireless de longa distância. Exemplos: WiMAX, LTE, 3G



802.3 (padrões de 10 megabits)

Padrão Cabo Topologia física

Dist. Máx.

Máx.nós

10BASE-2 Coaxial RG58 Barramento 185m 30

10BASE-5 Coaxial RG8/11 Barramento 500m 100

10BASE-T UTP Cat.3 Estrela 100m

10BASE-F Fibra ótica Estrela 2.000m

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10BASE-F Fibra ótica Estrela 2.000m



� O padrão 10BASE-T foi o primeiro a usar cabos de par trançado (o “T” vem de Twisted-pair), mas ainda de categoria 3

� O padrão 10BASE-F foi pouco popular devido ao alto custo de cabeamento

802.3u (padrões de 100 megabits) (1995)

Padrão Cabo Topologiafísica

Dist.máx.

Freq.

100BASE-TX UTP Cat.5 Estrela 100m 31.25MHz

100BASE-T4 UTP Cat.3 Estrela 500m 12.5MHz

100BASE-FX Fibra ótica Estrela 2.000m



� O padrão 100BASE-TX é o padrão que se destaca no grupo 802.3u, e é usado em mais de 80% das instalações atuais, dando suporte ao modo full-duplex com switch e usando apenas 2 pares de fios dos cabos UTP

100BASE-FX Fibra ótica Estrela 2.000m

802.3z (Gigabit Ethernet) (1998)


Dist.máx.

Freq.

1000BASE-LX Fibra ótica Estrela 550m-2Km

1000BASE-SX Fibra ótica Estrela 220-500m 160-200MHz

1000BASE-CX STP, SSTP Estrela 25m



1000BASE-CX STP, SSTP Estrela 25m1000BASE-T UTP Cat.5 Estrela 100m

O 1000BASET é o mais populardo grupo 802.3z:� usa 4 pares de cabos e um sistema de sinalização mais

complexo (PAM5)� É mais exigente em relação à qualidade do cabeamento: mais

sensível à interferências, ao uso de cabos com mais de 100m� Requer placas de rede com barramento PCI-Express

10GbE (10 Gigabit Ethernet) (1998)


Dist.máx.

Obs.

10GBASE-LR Fibra ótica Estrela 10Km Lasers 1310nm

10GBASE-ER Fibra ótica Estrela 40Km Lasers 1550nm

Para LONGA DISTÂNCIA, com fibra óptica MONOMODO:



10GBASE-ZR Fibra ótica Estrela 80Km


Dist.máx.

Obs.

10GBASE-SR Fibra ótica Estrela 300m Short-wave laser

10GBASE-LRM Fibra ótica Estrela 220m

Para CURTA DISTÂNCIA, com fibra óptica MULTIMODO:

10GbE (10 Gigabit Ethernet) (1998) (cont.)


Dist.máx.

Freq.

10GBASE-CX4 Twinax:4 par Estrela 15m10GBASE-T UTP Cat.6 Estrela 55m 400MHz

Para CURTA DISTÂNCIA, com cabos de cobre:



10GBASE-T UTP Cat.6 Estrela 55mUTP Cat.6A Estrela 100m 500MHz

� A enorme base já instalada de pontos com cabos 5 ou 5e representa uma grande barreira à popularização das redes de 10Gb

� Muitos ainda estão migrando dos 100 para 1000 Mb� A adoção em massa das redes 10Gb ainda deve

demorar uma década

FIM



FIM

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