Redes iia

Curso de Pós-Graduação em Redes de Computadores

REDES II

Prof. Dr. Mauro Margalho Coutinhowww.cci.unama.br/margalho

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Redes de Computadores

Referências Bibliográficas Sugeridas

Redes de Computadores e a Internet – Uma abordagem top-down

James F. Kurose / Keith W. RossPearson – Addison Wesley – 3a Edição

Redes de ComputadoresAndrew S. TanenbaumCampus – 4a Edição


Escopo do disciplina - OSI


O que são redes de computadores?


Conceitos Básicos

Soares: “uma rede de computadores é formada por um conjunto de módulos processadores (MPs) capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação”.

Tanenbaum: “uma coleção de computadores autônomos interconectados”.

Ex.: caixas de supermercados, farmácias, bancos,

INTERNET PÚBLICA


Classificação das redes

PANs (PERSONAL AREA NETWORK) ou Redes PessoaisEx.: Bluetooth, Infra-Vermelho



LANs (LOCAL AREA NETWORK) ou Redes Locais Ex.: Rede de uma empresa



MANs (METROPOLITAN AREA NETWORK) ou Redes Metropolitanas Ex. Metrobel


• REDE METROPOLITANA DE ALTA VELOCIDADE DE BELÉM

METROBEL

• Aproximadamente 36 Km de fibra óptica, interligando 13 unidades de pesquisa e educação em Belém e Ananindeua, totalizando 29 sites.

UFPAEletronorte

UFRA

MPEG1

EMBRAPA

NPI (UFPA)

Antena TV Cultura(referência)

Antena TV RBA(referência)

CCS UFPA

CEFET 1

UEPA 1

UEPA 2

UEPA 4

Belem

CESUPA 2

UNAMA 2

UNAMA 1

UNAMA 3

UEPA 3

CESUPA 4

CPRM

CESUPA 1MPEG 2

IEC 1

Hospital BB

CEFET 2 / UFPA

CESUPA 3

UEPA 5

IESAM

Extensão BR (Ananindeua)


• ALTERAÇÕES NA TOPOLOGIA DE REDE PARA INTERLIGAR UNIDADES DO ESTADO.

ENTRADA DO ESTADO NA REDE METROBEL



WANs (WIDE AREA NETWORK) ou Redes de Grande AbrangênciaEx.: Redes Intercontinentais / Internet


O que é a Internet Pública?



● Rede de computadores mundial que interconecta milhões de equipamentos em todo o mundo.– PCs de mesa, servidores, PDAs, telefones

celulares, equipamentos de sensoriamento ambiental etc.

● Todos esses equipamentos são denominados hospedeiros (hosts) ou sistemas finais.

● Sistemas finais são conectados entre si por enlaces (links) de comunicação.


(


Cabo CoaxialVANTAGENS: DESVANTAGENS:

# Fá cil in s ta la çã o # Ma l con ta to

# Ba ra to # Difícil m a n ipu la çã o

# Len to pa ra m u itos m icros

# Em gera l u t iliza do em

topologia de ba rra

Cabo Coaxial Fino (1 0 Base2 )

Cabo Coaxial Grosso (1 0 Base5 )


Cabo de Par Trançado

VANTAGENS: DESVANTAGENS:

# Fá cil in s ta la çã o # Ca bo Cu rto (90 m etros )

# Ba ra to # In terferên cia

# In s ta la çã o flexível E let rom a gn ét ica


Cabo de Fibra ÓticaVANTAGENS: DESVANTAGENS:

# Velocida de # Mu ito ca ro

# Is ola m en to elét r ico # Difícil de in s ta la r

#O ca bo pode s er lon go #Qu ebra com fa cilida de # Alta ta xa de #Difícil de s er

t ra n s ferên cia rem en da do

A Fibra Ót ic a t e m a e s pe s s ura de um

fio de c abe lo . No núc le o é in je tado um

s inal de luz prove n ie n te de um LED ou

las e r que pe rc orre a fibra s e re fle t indo na

c as c a.


Fibras Monomodo

● As fibras monomodo são as mais utilizadas por apresentarem menor atenuação, devido a existência de, teoricamente, somente um "modo" em seu núcleo.

● A principal característica desta fibra é a pequena dimensão do núcleo. Atualmente ela possui grande utilização em sistemas telefônicos.

● A emissão de sinais em fibras monomodo só é possível com equipamentos munidos de laser, o que confere a este sistema alcançar longas distâncias (até 50 Km s/ repetição) com taxas em torno de 1 Gigabytes por segundo (Gbps) porém o conjunto (cabos, equipamentos, etc.) é obtido por um valor bem acima dos sistemas multimodo.


Fibras Multimodo

● As fibras multimodo representam uma boa relação custo-benefício para aplicações em redes locais, possibilitando backbones de até 2 Km sem repetição, opera com emissores do tipo LED o que diminui consideravelmente o custo dos equipamentos envolvidos e o conjunto permite taxas de transmissão acima de 100 Megabytes por segundo (Mbps).


Redes Sem Fio


Modelo OSI – Camada Física

● Provê características físicas (fiação e cabos), elétricas e funcionais.– Ex.: RS-232C


Equipamento que atua na Camada1

● Usado basicamente em redes de topologia linear, o repetidor permite que a extensão do cabo seja aumentada, criando um novo segmento de rede.

Ex.: HUB


)



● Em geral sistemas finais não são interligados diretamente por um único enlace de comunicação.

● Existem equipamentos intermediários conhecidos como comutadores de pacotes.– Roteadores– Switches


Switch● A ponte é um repetidor inteligente, pois faz

controle de fluxo de dados. ● Ela analisa os pacotes recebidos e verifica

qual o destino. Se o destino for o trecho atual da rede, ela não replica o pacote nos demais trechos, diminuindo a colisão e aumentando a segurança.

PONTE (BRIDGE)

Ex.: Switch


Roteador● O roteador é um periférico utilizado em redes maiores.● Ele decide qual rota um pacote de dados deve tomar

para chegar a seu destino.● Basta imaginar que em uma rede grande existem

diversos trechos. Um pacote de dados não pode simplesmente ser replicado em todos os trechos até achar o seu destino, como na topologia linear, senão a rede simplesmente não funcionará por excesso de colisões, além de tornar a rede insegura

www.cci.unama.br/margalho 27ROTEADOR


Topologias - Barramento


Topologias - Anel


Topologias - Estrela


Colisões

Switch Hub

Hub x Switch

Fonte: http://www.datacottage.com/nch/eoperation.htm


Topologias - Malha


Topologias - Ad-Hoc


Topologias - Infra-estruturada


ISPs (Internet Services Providers)

● Sistemas finais acessam a Internet por meio de Provedores de Serviços de Internet (ISPs).

● Cada ISP é uma rede de comutadores de pacotes e enlaces de comunicação.

● ISPs provêem aos sistemas finais uma variedade de tipos de acesso a rede.– Modem discado (56Kbps).– Linha digital de assinante (xDSL).– LAN de alta velocidade.– Redes sem fio.


Interfaces de Rede


ISPs

● ISPs de nível mais baixo são interconectados por meio de ISPs de nível mais alto.

● UM ISP de nível mais alto consiste em roteadores de alta velocidade interconectados por enlaces de fibra ótica de alta velocidade.


ISPLocal

Ex. Amazon

ISPRegional

Ex. Telemar

RedeCorporativaEx. AT&T


Serviços

● A Internet permite que aplicações distribuídas, que executam em seus sistemas finais, troquem dados entre si.– Mensagens Instantâneas, áudio e vídeo em tempo

real, telefonia pela Internet, jogos distribuídos, compartilhamento de arquivos P2P etc.

● Para isso dois serviços são disponibilizados:– Um serviço confiável orientado a conexão.– Um serviço não confiável não orientado a conexão.


Serviço Orientado a Conexão

● Não confia na infra-estrutura da rede.● Vem conjugado com diversos outros serviços

– Transferência de dados confiável● Uma aplicação pode confiar que a conexão entregará

todos os seus dados sem erro e na ordem certa.

– Controle de fluxo● Garante que nenhum dos lados de uma conexão

sobrecarregue o outro enviando demasiados pacotes muito rapidamente.

– Controle de congestionamento● Ajuda a evitar que a Internet trave


Serviço Orientado a Conexão

● O serviço orientado a conexão para a Internet tem um nome:– TCP (Transmission Control Protocol) RFC 793– Provê a aplicação um transporte confiável.


Serviço Não Orientado a Conexão

● Não há apresentação mútua.● Quando um lado da aplicação quer enviar

pacotes ao outro lado, o programa remetente simplesmente os envia.

● O serviço não orientado a conexão é chamado – UDP (User Datagram Protocol) RFC 768


Protocolos● Os sistemas finais, os comutadores de pacotes

e outras peças da Internet executam protocolos.

● A IETF (Internet Engineering Task Force) padroniza esses protocolos através de documentos chamados RFCs (Request For Comments)– Protocolos que devem ser executados em um host

(RFC 112 e RFC 1123).– Protocolos que devem ser executados em um

roteador (RFC 1812).


Protocolos

Tempo Tempo

oi

oi

Que horas são por favor?

20h24m

Tempo Tempo

Solicitação de conexão TCP

Resposta de Conexão TCP

GET http://www.cci.unama.br/margalho

<arquivo>


Protocolos

Tempo Tempo

oi

Sorry. I don't speak Portuguese


Sistemas Finais

● São divididos em clientes e servidores.● Um programa cliente é aquele que funciona em

um sistema final. Ele solicita e recebe um serviço de um programa servidor, que funciona em outro sistema final.


Comutação de Circuitos x Pacotes

● Comutação por circuitos– Quando dois sistemas finais querem se comunicar,

a rede estabelece uma conexão fim a fim dedicada entre eles.

– A multiplexação é feita por circuitos TDM (Time-Division Multiplexing) ou FDM (Frequency-Division Multiplexing).

– Vantagem: Garantias de Qualidade de Serviço.– Desvantagem: Sub-utilização do meio.


Multiplexação

● Multiplexação é uma técnica empregada para permitir que várias fontes de informação compartilhem um mesmo sistema de transmissão.

– Ex.: por tempo, por freqüência


Comutação de Circuitos x Pacotes

● Comutação por pacotes– A fonte fragmenta mensagens longas em porções

de dados menores chamadas pacotes.– Comutadores de pacotes introduzem um atraso de

armazenagem e reenvio na entrada de cada enlace ao longo da rota do pacote.

– Restaurante com/sem reserva.– As redes de comutação de pacotes podem ainda

ser divididas em:● Redes de Circuitos Virtuais● Redes de Datagramas


Redes de Circuitos Virtuais

● Envolve cada um dos comutadores ao longo do caminho.

● Existe a atribuição de um identificador de circuito virtual (CV).

● Cada comutador de pacotes tem uma tabela que mapeia ID CV para enlaces de saída– Ex. X25, Frame Relay, Redes ATM.


Redes de Datagramas

● São análogas, em muitos aspectos, ao serviço postal.– Ex. Carta enviada de Belém para Barcelona.

● O correio usa o endereço do envelope para determinar a rota.

● Primeiro o correio do Brasil envia a carta para a central dos correios na Espanha.

● Depois a carta é enviada a central dos correios de Barcelona.

● Por fim o carteiro entregará a carta no seu destino final.

– A Internet é uma rede de datagramas.


Modelo OSI – Camada de Enlace

● Características funcionais:

– Multiplexação de um enlace de comunicação para várias conexões físicas.

– Detecção, notificação e recuperação de erros.

– identificação e troca de parâmetros entre duas partes no enlace


Modelo OSI – Camada de Enlace

Host/rede

Enlace

Física

Enlace

Física

Controle de acesso ao meio

Física

Controle de enlace lógico

TCP/IP OSI ETHERNET


SUBCAMADA DE CONTROLE DE ENLACE LÓGICO

● É responsável pela divisão do pacote de dados em quadros

● É responsável pelo controle de fluxo destes quadros

● É responsável também pelo controle de erros de transmissão.


Sub-Camada de Acesso ao Meio

● Gerencia o acesso ao meio de transmissão. – Quando duas ou mais máquinas estão

compartilhando o mesmo meio físico é necessário um protocolo que venha disciplinar este acesso. Há protocolos diferentes para diferentes tipos de rede, entretanto muitas das estratégias de controle podem ser adaptadas para uso em qualquer topologia.

● Problema:– Como alocar um canal de difusão único para vários usuários?


Protocolos de Enlace

● Para canais broadcast– CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

● Para canais ponto a ponto– PPP (Point to Point Protocol)

● Requer autenticação

● Para canais multiponto– HDLC (High Level Data Link Control)

● Requer autenticação


Noções de Teleprocessamento


MODULAÇÃO

● É o processo pelo qual alteramos, isolada ou conjuntamente, as características básicas (amplitude, freqüência e fase) de uma onda portadora.

● Tipos de Modulação:- Por Amplitude.- Por Freqüência.- Por Fase.


Modulação AM (amplitude) por chaveamento (ASK – Amplitude Shift Keying)

Consiste na alteração da característica da amplitude da onda portadora, em função da informação digital.


Modulação em freqüência por chaveamento (FSK – Frequency Shift Keying)

Consiste em variar a frequência da onda portadora em função do sinal digital.


Modulação em fase por chaveamento (PSK – Phase Shift Keying)

É um processo em que se altera a fase da onda portadora em função do sinal digital de entrada.


Fatores de degradação

● Sistemáticos: São fatores inerentes ao

meio de transmissão que podem ser compensados por ações externas– Distorção de amplitude– distorção de fase– desvio de freqüência– ruído branco

Aleatórios:São fatores cuja ocorrência não se pode prever, o que dificulta qualquer ação corretiva● Ruído impulsivo● eco● phase hit● gain hit● drop out

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