RI-S4 -Modo de Compatibilidade

2/10/2014 Redes Industriais - R. C. Betini 1

REDES INDUSTRIAISREDES INDUSTRIAIS

AULA 4 AULA 4 CAMADA DE ENLACE CAMADA DE ENLACE DE DADOS E ARQUITETURA DE DADOS E ARQUITETURA

DE PROTOCOLOSDE PROTOCOLOS


ARQUITETURA DE REDESARQUITETURA DE REDES

Hierarquia de ProtocolosHierarquia de Protocolos

A maioriaA maioria das redes so organizadas como das redes so organizadas como uma sria de uma sria de camadas ou nveiscamadas ou nveis, para , para reduzir sua complexidade de design.reduzir sua complexidade de design.

O objetivo de cada camadaO objetivo de cada camada oferecer oferecer certos servios para as camadas mais altas, certos servios para as camadas mais altas, isolando essas camadas dos detalhes de isolando essas camadas dos detalhes de como os servios oferecidos esto como os servios oferecidos esto atualmente implementados.atualmente implementados.


ARQUITETURA DE REDESARQUITETURA DE REDES

Protocolo de Camada n :Protocolo de Camada n : o conjunto de o conjunto de regras e convenes usadas na regras e convenes usadas na comunicao entre a camada comunicao entre a camada nn de uma de uma mquina com a camada mquina com a camada nn de outra mquina. de outra mquina. (Fig. 5(Fig. 5--1)1)

Interface :Interface : o limite entre cada nvel o limite entre cada nvel adjacente.adjacente.

Define quais operaes primitivas e Define quais operaes primitivas e servios a camada inferior oferece a sua servios a camada inferior oferece a sua camada adjacente superior.camada adjacente superior.


Camadas, Protocolos e InterfacesCamadas, Protocolos e Interfaces


5.1 Hierarquia de Protocolos5.1 Hierarquia de Protocolos

Arquitetura de Rede:Arquitetura de Rede: Conjunto de camadas Conjunto de camadas e protocolos.e protocolos.

A especificao de arquitetura deve conter A especificao de arquitetura deve conter informao suficiente para permitir a um informao suficiente para permitir a um implementadorimplementador escrever o programa ou escrever o programa ou construir o hardware para cada camada de construir o hardware para cada camada de tal forma que o programa obedea o tal forma que o programa obedea o protocolo apropriado. protocolo apropriado.


A Arquitetura FilsofoA Arquitetura Filsofo--TradutorTradutor--SecretriaSecretria


Exemplo de Fluxo de Informao Suportando Exemplo de Fluxo de Informao Suportando Comunicao Virtual na Camada 5.Comunicao Virtual na Camada 5.


Questes de Projeto Relacionadas as CamadasQuestes de Projeto Relacionadas as Camadas

Mecanismo de estabelecimento de conexes.Mecanismo de estabelecimento de conexes.

Mecanismo de trmino de sesses.Mecanismo de trmino de sesses.

Regras para transferncia de dados.Regras para transferncia de dados. Comunicao SimplexComunicao Simplex

Comunicao HalfComunicao Half--DuplexDuplex

Comunicao FullComunicao Full--DuplexDuplex

Controle de fluxoControle de fluxo

Controle de sequenciamento de mensagensControle de sequenciamento de mensagens

Manter o sincronismo entre transmissor e receptor Manter o sincronismo entre transmissor e receptor (controle de fluxo)(controle de fluxo)

Quando multiplexar e demultiplexarQuando multiplexar e demultiplexar

Como rotear mensagens na redeComo rotear mensagens na rede


Organizaes Internacionais de PadronizaoOrganizaes Internacionais de Padronizao

ISO: ISO: International Organization for International Organization for StandardizationStandardization

IEC: IEC: International Electrotechnical ComissionInternational Electrotechnical Comission

ITU:ITU: International Telecommunications Union International Telecommunications Union (antigo (antigo CCITT: CCITT: Comit Consultatif Comit Consultatif International Tlgraphique et Tlphonique)International Tlgraphique et Tlphonique)

ITUITU--T:T: setor de telecomunicaessetor de telecomunicaes

ITUITU--R:R: setor de radiocomunicaessetor de radiocomunicaes

ITUITU--D:D: setor de desenvolvimentosetor de desenvolvimento


Organizaes Internacionais de PadronizaoOrganizaes Internacionais de Padronizao

CCIR: CCIR: Comit Consultatif International Comit Consultatif International des Radiocommunicationsdes Radiocommunications

JTC 1:JTC 1: Joint Technical Committee 1. Joint Technical Committee 1. Responsvel final por padronizaes de Responsvel final por padronizaes de LANs e MANs.LANs e MANs.

ANSI : ANSI : American National Standards American National Standards Institue. Uma das mais atuantes na Institue. Uma das mais atuantes na rea de redes de computadores.rea de redes de computadores.

IEEE: IEEE: Institute of Electrical and Institute of Electrical and Electronics Engineers.Electronics Engineers.


Relao entre os diferentes rgos de padronizao.Relao entre os diferentes rgos de padronizao.


Estrutura da ANSIEstrutura da ANSI


Organizao do IEEEOrganizao do IEEE


Modelos de RefernciaModelos de Referncia

OSI/ISOOSI/ISO

IEEE 802IEEE 802

TCP/IPTCP/IP

O Modelo de Referncia OSI da ISOO Modelo de Referncia OSI da ISO

O modelo de refernciaO modelo de referncia de de Interconexo de Sistemas Abertos (OSI Interconexo de Sistemas Abertos (OSI -- Open Systems Interconnection) possui Open Systems Interconnection) possui 7 camadas. 7 camadas.


Arquitetura de rede baseada no modelo de Arquitetura de rede baseada no modelo de referncia OSI da ISO.referncia OSI da ISO.


Camada FsicaCamada Fsica

Quantos microsegundos um bit 1 ou 0 deve durar.Quantos microsegundos um bit 1 ou 0 deve durar.

Se a transmisso pode proceder simultaneamente emambas as direes.

Como estabelecer e liberar conexes.

Pinao de conectores e suas respectivas funes.

Os problemas de projeto relacionam-se com os detalhesmecnicos, eltricos e procedimentos de interfaceamentocom a sub rede.


Camada de Enlace de Dados (HOST-ROUTER)

Quebra os dados de entrada em quadros (frames).

Cria e reconhece as fronteiras dos quadros.

Realiza a transmisso sequencial dos quadros.

Processa confirmaes de recebimento.

Resolve problemas de quadros perdidos, duplicados oudestrudos.

Recebe os dados da camada fsica e entrega-os sem errosde transmisso para a camada de rede.

Trata da sincronizao entre um transmissor (rpido) e umreceptor (lento) em dados (flow control: HOST-ROUTER)


Camada de Rede (ROUTER-ROUTER)

Determina como pacotes (a unidade de informaotrocada na camada 3) so roteados dentro da subrede.

Aceita mensagens do "host" fonte, converte elaspara pacotes e direciona estes pacotes para os seusdestinos.

O controle de congestionamento tambm pertencea camada 3 (ROUTER-ROUTER).


Camada de Transporte (HOST-HOST)

Multiplexao.

Identificao de mensagens e suas conexes(sesso).

Controle de sequenciamento fim-a-fim em cadaconexo.

Deteco de erros fim-a-fim e monitorao daqualidade de servio.

Recuperao de erros fim-a-fim.

Fragmentao das mensagens fim-a-fim senecessrio.


Camada de Sesso

Estabelece uma conexo com um processo noutramquina (sesso).

Gerencia o dilogo de uma forma ordenada paraum determinado servio solicitado (gerenciamentode token, no permitindo a mesma operao aomesmo tempo por ambos os lados ).

Realiza sincronizao de dilogos (checkpoints).


Camada de Apresentao

Utiliza linguagens abstratas para converter umdeterminado formato de informao usado dentro de umcomputador para uma representao padro de rede ou viceversa.

Compresso de mensagens

Criptografia

Converso entre cdigos de caracteres (ASCII paraEBCDIC)

Converso para final de linha, scroll ou modo de pgina,etc.


Camada de Aplicao

Interface do usurio com o sistema.

Prov todos os servios OSI que podem ser usadospelos processos de aplicao para trocarinformaes entre si.

FTAM - File Transfer Access and Management;MHS - Message Handling Systems, ROSE -Remote Operations Service Element, etc.


Transmisso de Dados no Modelo OSI


O Padro IEEE 802

Padro utilizado em LANs e MANs

As funes mnimas de comunicao estoimplementadas nos nveis 1, 2

(1) Fornecer um ou mais SAPs para os usurios (1) Fornecer um ou mais SAPs para os usurios da rede.da rede.

(2) Na transmisso, montar os dados a serem (2) Na transmisso, montar os dados a serem transmitidos em quadros com campos de transmitidos em quadros com campos de endereo e deteco de erros.endereo e deteco de erros.

(3) Na recepo, desmontar os quadros, (3) Na recepo, desmontar os quadros, efetuando o reconhecimento de endereo e efetuando o reconhecimento de endereo e deteco de erros.deteco de erros.

(4) Gerenciar a comunicao no enlace.(4) Gerenciar a comunicao no enlace.


O Padro IEEE 802

Funo (1 ) de responsabilidade do Logical Link Control - LLC

Funes (2), (3) e (4) de responsabilidade do Medium AccessControl-MAC.

IEEE 802.1: Descreve o relacionamento entre os diversos padresIEEE 802 e o relacionamento deles com o RM-OSI.

IEEE 802.2: Descreve a subcamada superior do nvel de enlace a qualusa o protocolo LLC

IEEE 802.3 ~ 802.6: Especificam diferentes opes de nvel fsico eprotocolos da subcamada MAC (CSMA/CD, Token Bus, Token Ring,Distributed Queue Dual Bus (DQDB)).


Relao entre os padres IEEE 802 e RMRelao entre os padres IEEE 802 e RM--OSIOSI


5.5 O Modelo de Referncia TCP/IP

1969 ARPANET - 1a rede de pacotes

Anos 70 - evoluo para uma inter-rede, cominteroperabilidade entre diferentes redes.

1982 - MILNET: Rede militar, baseada em TCP/IP

Hoje o TCP/IP a arquitetura de Comunicao aberta quepredomina, apesar do OSI.

TCP/IP: maduro, operacional, altamente funcionalTCP/IP: maduro, operacional, altamente funcional

OSI: funcionalidade maior, mais complexo, OSI: funcionalidade maior, mais complexo, atrasos. atrasos.


Ilustrao do modelo de interIlustrao do modelo de inter--rede.rede.


Arquitetura da Internet TCP/IP

H 4 camadas

Camada de interface de rede: compatibiliza a tecnologiaespecfica da rede com o protocolo IP.

Camada de Inter-rede: responsvel pela transferncia dedados atravs da inter-rede (roteamento).

Camada de transporte: descreve tecnologias fim-a-fimpara permitir comunicao entre aplicaes.

Camada de aplicao: descreve a tecnologia usada paraprover servios ao usurio final.



nfase principal na interconexo de diferentestecnologias de rede usando principalmente:

Um servio de transporte orientado Um servio de transporte orientado conexo, provido pelo Transmission conexo, provido pelo Transmission Control Protocol (TCP)Control Protocol (TCP)

Servio de interServio de inter--rede sem conexo, rede sem conexo, provido pelo Internet Protocol (IP)provido pelo Internet Protocol (IP)


Comparao das arquiteturas OSI vs. TCP/IPComparao das arquiteturas OSI vs. TCP/IP


Uma Viso da InternetUma Viso da Internet


Comunicao TCP/IPComunicao TCP/IP


EncapsulamentoEncapsulamento


Protocolos e redes no modelo TCP/IPProtocolos e redes no modelo TCP/IP



H diversos protocolos de aplicao:

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) -- correiocorreio

File Transfer Protocol (FTP) File Transfer Protocol (FTP) -- transferncia de transferncia de arquivosarquivos

Telnet Telnet -- Terminal VirtualTerminal Virtual

Domain Name System (DNS) Domain Name System (DNS) -- mapeamento entre mapeamento entre nomes e endereos de redenomes e endereos de rede

Simple Network Management Protocol (SNMP) Simple Network Management Protocol (SNMP) --gerenciamento.gerenciamento.



O TCP/IP pode servir de interface de rede ethernet, tokenring, FDDI, X.25, Frame relay, ...

Como enviamos datagramas IP sobre um meio fsicoespecfico?

Datagramas IP usam endereos IPDatagramas IP usam endereos IP

Endereos IP so independentes do meio fsicoEndereos IP so independentes do meio fsico

O meio fsico usa endereos alocados O meio fsico usa endereos alocados independentemente do IP.independentemente do IP.


Exemplo de Redes

Rede Novell

Chegou a ser um dos sistemas de rede mais popular no mundo dosPCs.

Baseado no modelo cliente-servidor (Fig. 5-15).

IPX (Internetwork Protocol): sem conexo, similar ao IP.

NCP (Network Core Protocol): Protocolo de transporte com serviode conexo, usado na interao entre os clientes e o servidor.

SPX e TCP: Outros protocolos que poderiam ser utilizados para otransporte.

SAP (Service Advertising Protocol): A cada minuto cada servidortransmite um pacote de radiodifuso informando seu endereo e osservios que ele oferece.


Modelo de Referncia da rede NovellModelo de Referncia da rede Novell


Rede Novell

Funcionamento:

Agentes especiais em roteadores, recolhem estes Agentes especiais em roteadores, recolhem estes pacotes e constroem uma tabela de servidores pacotes e constroem uma tabela de servidores ativos e respectivos endereos.ativos e respectivos endereos.

Quando a mquina de um cliente butada na Quando a mquina de um cliente butada na rede ela envia um pacote de radiodifuso pedindo rede ela envia um pacote de radiodifuso pedindo por um servidor mais prximo.por um servidor mais prximo.

Com a resposta do roteador local, o cliente agora Com a resposta do roteador local, o cliente agora pode estabelecer uma conexo NCP com o pode estabelecer uma conexo NCP com o servidor.servidor.


Redes em Gigabits

Os backbones na Internet operam a velocidades de Gbps.

As redes em Gbps so principalmente direcionadas astransaes que requerem muito bandwidth:

Telemedicina Telemedicina

TeleconfernciaTeleconferncia

1 imagem (4k x 4k pixels x 8 bits/pixel (preta e 1 imagem (4k x 4k pixels x 8 bits/pixel (preta e branco) ou x 24 bits/pixel (colorida) = 1,28x10branco) ou x 24 bits/pixel (colorida) = 1,28x1088 ou ou 3,84x103,84x1088 bits; 100 imagens => 40x10bits; 100 imagens => 40x1099 bitsbits


Redes em GigabitsRedes em Gigabits

Redes

1. Aurora:

Opera em fibra tica a taxas de 622 Mbps ou maiores em cada direo.

Tecnologia Bellcore e IBM.

Usada para pesquisa em protocolos gigabits, roteamento, controle derede e vdeo conferencia.

http://www.aurora.com/

2. Blanca:

Opera em 622 Mbps no backbone e outras regies em taxa menores.

Tecnologia AT&T Bell Labs.

Usada para pesquisa em protocolos de controle de rede, interface dehosts, aplicaes gigabits (telemedicina), modelamento meteorolgico,astronomia.



Redes em GigabitsRedes em Gigabits

Outras: CASA, Nectar e VISTAnet.

Aplicaes de supercomputador Aplicaes de supercomputador

Processos qumicosProcessos qumicos

Utilizao de imagens em 3D para Utilizao de imagens em 3D para planejamento de terapias de planejamento de terapias de radiao radiao para pacientes de cncer.para pacientes de cncer.


Exemplo de Servios de Comunicao de Dados

Governo ou companhias privadas oferecemservios de transmisso de dados para acomunidade.

A sub-rede possuda pelo operador da rede(governo ou companhia privada).

Tal sistema chamado rede pblica.

Ele anlogo e muitas vezes parte dosistema de telefonia pblica.


SMDS - Switched Multimegabit Data Service

Projetada para conectar mltiplas LANs.

Tecnologia Bellcore que opera a taxa padro de 45 Mbpsou taxas menores.

Opera com linhas alugadas por curta durao para tratartrfegos do tipo rajada.

A mxima taxa de operao e tempo de operao da linhadeve ser acertado com a concessionria.

Pacotes so enviados a um roteador SMDS que seencarrega de direcion-los (Fig. 5-16).


Formato de Pacote SMDSFormato de Pacote SMDS


SMDS - Switched Multimegabit Data Service

Os endereos fonte e de destino consistemde um cdigo de 4 bits seguido de umnmero de telefone de at 15 dgitosdecimais.

O payload pode conter qualquer qualquersequncia de bytes at 9188 bytes. Ele podeconter pacotes Ethernet, Token Ring, IP ,etc.


Redes X.25

X.25: Desenvolvido nos anos 70 pelo CCITT para forncer umainterface entre redes pblicas de comutao de pacotes e seus usurios.

Protocolo de camada fsica X-21: estabelece a interface fsica entre ohost e a rede.

Poucas redes pblicas atualmente suportam esta interface Poucas redes pblicas atualmente suportam esta interface porque ela requer sinal digital ao invs de sinal analgico porque ela requer sinal digital ao invs de sinal analgico sobre as linhas telefnicas.sobre as linhas telefnicas.

RSRS--232232 uma interface analgica criada para sanar este uma interface analgica criada para sanar este problema.problema.

A maioria das redes X.25 operam em velocidades at 64 kbps.

Os protocolos das camadas 1, 2 e 3 so conhecidos coletivamentecomo X.25.

O X.25 opera com servio de conexo e permite circuitos virtuaispermanente ou comutados.


Redes X.25

X-3: o protocolo que descreve as funes doPAD (Packet Assembler e Disassembler)

PAD usado para interfacear terminais nointeligentes com uma rede X.25.

X.28 o protocolo definido para interfacear oterminal no inteligente com o PAD.

X.29 o protocolo usado para interfacear o PAD ea rede.


Frame Relay

Surgiu com a mudana na tecnologia nos ltimos 20 anos:

Linhas telefnicas so rpidas, digitais e confiveis.Linhas telefnicas so rpidas, digitais e confiveis.

Computadores so rpidos e baratos.Computadores so rpidos e baratos.

Utilizao de protocolos simples Utilizao de protocolos simples

A maioria do trabalho feito pelo computador do usurio A maioria do trabalho feito pelo computador do usurio que pela rede.que pela rede.

No utiliza circuito virtual comutado e sim circuito virtual alugado.

Utiliza circuito virtual alugada ( mais barata e diferente de circuitovirtual permanente alugada)

A conexo pode ser feita entre dois pontos ou entre um dado ponto emltiplos outros transmitindo pacotes de tamanho de at 1600 bytes.

Opera em velocidades bsicas de 1,5 Mbps.


Frame Relay

Frame relay:

Fornece um caminho para determinar o comeo efim de quadro.

Deteco de transmisso de erros

Se um quadro errado recebido ele descartado.

de responsabilidade do usurio descobrir framesperdidos e recuper-los.

No fornece reconhecimentos de quadros oucontrole de fluxo.


ISDN Banda Larga e ATM

Uma rede que subistitue o sistema telefnico e todas asredes especializadas (DQDB, SMDS, Frame Relay, FDDI,X-25, CATV, etc.)

Uma nica rede integrada para qualqer tipo detransferncia de informao.

Uma taxa de transmisso bastante alta comparada com asexistentes.

Possibilidade de oferecer uma ampla variedade de novosservios.

Servio de Longa Distncia: Broadband IntegratedServices Digital Network (B-ISDN)



Servios:

Vdeo sobre demanda

Televiso ao vivo de vrias fontes

Correio eletrnico multimedia

Msica com qualidade de CD

Interconexo de LANs

Transferncia de dados em alta velocidade, etc.


ISDN Banda Larga e ATMTecnologia que torna B-ISDN possvel:

Asynchronous Transfer Mode (ATM)

Utiliza pequenos pacotes chamados clulas de 53 bytes de tamanho.

Utiliza comutao de clulas e no comutao de circuitos.

Motivo

Comutao de clulas altamente flexvelComutao de clulas altamente flexvel

Pode tratar taxa de trfego constante (audio e vdeo) e Pode tratar taxa de trfego constante (audio e vdeo) e varivel (dados)varivel (dados)

Comutao digital de clulas em velocidade muito alta Comutao digital de clulas em velocidade muito alta mais fcil de ser realizada que tcnicas de modulao mais fcil de ser realizada que tcnicas de modulao tradicionais.tradicionais.

A comutao de clulas pode fornecer servio de A comutao de clulas pode fornecer servio de radiodifuso de televiso, comutao de circuitos no.radiodifuso de televiso, comutao de circuitos no.



Tecnologia que torna B-ISDN possvel:

Redes ATM utilizam servio orientado a conexo.

Redes ATM utilizam linhas e roteadores assim comoWANs tradicionais.

Canais de 155 Mbps foram escolhidos porque a taxanecessria para transmisso de televiso com altaresoluo.

Taxa de 622 Mbps foi escolhida para que 4 canais deteleviso pudessem ser suportados.


O Modelo de Referncia ATMO Modelo de Referncia ATM


Circuito Virtual ATMCircuito Virtual ATM


O modelo de Referncia B-ISDN usando ATM

Consiste basicamente de 3 camadas (Fig. 5-17)

Plano do usurio: Transferncia de informaes dousurio e controle associado a essa transferncia comocontrole de fluxo e erros.

Plano de controle: Controle de chamada e funes decontrole das conexes. Sinalizao referente aoestabelecimento, superviso e liberao de chamada econexo.

Gerenciamento de Camadas: trata dos fluxos deinformao de operao e de manuteno de cada camada.

Plano de Gerenciamento : Gerencia as camadas ecoordena os planos (Fig. 5-18).


As camadas e subcamadas ATM e suas funes.As camadas e subcamadas ATM e suas funes.


O modelo de Referncia B-ISDN usando ATM

Glossrio:

PMD - Physical Medium Dependent sublayer

TC - Transmission Convergence sublayer

AAL - ATM Adaptation Layer

SAR - Segmentation and Reassembly sublayer

CS - Convergence sublayer


Comparao de Servios

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