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1FUNDA1A.PPT - Direitos de reprodução reservados a Rafael Timóteo de Sousa Jr.
TecnolRedes052001 - Direitos de reprodução reservados a Rafael Timóteo de Sousa Jr.
R D Se e
TECNOLOGIAS DE REDES DE COMUNICAÇÃORafael T. De Sousa Jr., Dr.
“licença para 1 (uma) impressão”
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R D Se e
TECNOLOGIAS DEREDES DE
COMUNICAÇÃORafael T. De Sousa Jr., Dr.
Universidade de Brasília - UnBDepto. Engenharia Elétrica - ENE
desousa @ unb.brFone: 061 307 2308 R.238
hub-switch
roteador
Estação deGerência deRede
Servidorhub
Rede deTelecomunicações
Serviçode acessoa Internet
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R D Se eRoteiro
• Evolução das Comunicações
• Conceitos Básicos• Transmissão analógica X transmissão digital• Multiplexação, FDM, TDM, PAM, PCM
• Estrutura da Rede de Telefonia Pública Comutada• Hierarquia de Comutação• RDI, RDSI-FE, RDSI-FL
• Evolução do Uso de Redes de Comunicação de Dados
• Aspectos de Normalização - Modelos ITU, OSI, Internet, IEEE
• Tecnologias de Redes• Redes de longa distância: STM, ATM, X.25, frame-relay• Redes locais e metropolitanas: ethernet, fast-ethernet, token ring, 100VG-
AnyLan, FDDI I e II, DQDB, ATM• Internet: denominações, endereçamento, roteamento, IP, UDP, TCP
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R D Se e
Evolução das Comunicações
História das Comunicações ModernasPrincipais Eventos
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R D Se eEvolução das Comunicações
• 1835, telégrafo, S. Morse, comunicação em longa distância, codificação da informação usando código binário
• 1876, telefone, A. Graham Bell, telefonia analógica• ~1880, formação da AT&T• ~1900, comunicações sem fio, G. Marconi, comunicações em longa
distância via rádio• 1906, válvula elétrica, L. DeForest, amplificadores de sinal e repetidores• 1945, conceito de satélite geo-estacionário, A.C. Clarke• 1947, transistor, Bell Labs, miniaturização dos equipamentos de telecom• 1957, Sputnik 1, URSS• 1959, circuitos integrados, Texas Instruments e Fairchild, integração dos
equipamentos
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R D Se eEvolução das Comunicações
• 1962, PCM, Bell Labs, introdução da portadora digital T1
• 1965, Intelsat 1, primeiro satélite de comunicações internacionais em órbitageo-estacionária
• 1966, conceito de transmissão em fibra ótica, C.K. Kao
• 1966, fax, Xerox
• ~1970, fibra ótica de vidro de sílica, Corning Glass Works
• ~1970, ARPANET, DARPA
• 1971, microprocessador, Intel
• 1972, UNIX
• 1971-1973, e-mail, FTP, TCP, Internet
• 1979, primeira rede de telefonia celular pública, Japão
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R D Se eEvolução das Comunicações
• 1980, Comitê 802, IEEE
• 1981, PC, IBM
• 1982-1984, fim do monopólio e divisão da AT&T
• 1979-1984, Modelo OSI, X.25 (84)
• 1984, mais de 1.000 hosts na Internet, introdução do DNS
• 1988, primeira rede nacional RDSI, França
• 1989, mais de 100.000 hosts na Internet
• 1990-1992, world wide web
• 1996, mais de 4.000.000 de hosts na Internet
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R D Se e
Conceitos Básicos
Transmissão analógica X transmissão digitalMultiplexação, FDM, TDM, PAM, PCM
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R D Se eTransmissão Analógica X Transmissão Digital
• freqüências presentes na voz humana: 100-10.000 Hz
• instrumentos musicais: 50-15.000 Hz
• freqüências distinguidas pelo ouvido humano: 30-16.500 Hz
• faixa de freqüências de operação da rede de telefonia: 300-3.000 Hz
• duas formas de transmissão dos sinais de voz
• analógica: sinais contínuos de voltagem variando no tempo
• digitais: sinais em forma de pulso com valores discretos de voltagem
• trasmissão exclusivamente analógica na rede telefônica até ~1962 e ainda largamente utilizada
• cada vez mais transmissões digitais na rede de telecomunicações
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R D Se eTransmissão Analógica X Transmissão Digital
• Sinais de voz, som, vídeo, fotografia ou dados podem ser transmitidos sob forma digital através de uma corrente de pulsos com valores discretos de amplitude: símbolos 0 e 1
• Dados de computadores podem ser transmitidos diretamente sobre um canal digital
• Informações anlógicas precisam ser convertidas para um formato digital• A taxa de transmissão requerida para cada sinal depende da faixa de
frequências presentes no sinal analógico e da quantidade de níveis defrequência a ser reproduzido (Teorema de Nyquist)• Uma chamada telefônica, usando banda passante padrão de um circuito de voz
de 4 KHz, necessita de uma taxa de transmissão de 64 Kbps• A taxa de amostragem é pelo menos o dobro da maior das freqüências do sinal
de entrada: 8 KHz. Cada amostragem é codificada em 8 bits• 8 bits X 8 KHz = 64 Kbps
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R D Se eTransmissão Analógica X Transmissão Digital
• Transmissão digital veicula informações na forma de símbolos chamados bits
• Um bit só pode ter dois valores 0 e 1, nada mais
• pequenas alterações do sinal não alteram o conteúdo informacional
• somente distorções maiores podem mudar um valor de 0 para 1 e vice-versa
• Transmissão analógica veicula informações através de ondas que variam continuamente em amplitude ou frequência
• Toda pequena alteração da onda implica em correspondente degradação do conteúdo informacional
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R D Se eTransmissão Analógica X Transmissão Digital
• Em todo sistema de transmissão, o sinal recebido difere do sinaltransmitido:
• Atenuação
• Ruídos branco e impulsivo
• Atraso de propagação e jitter
• Interferência mútuas: crosstalk, intermodulação, eco
• Auto-interferências: eco, interferência intersimbólica
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R D Se eTransmissão Analógica X Transmissão Digital
• Efeito dos distúrbios em sistemas analógicos
• uma vez introduzido, um distúrbio não pode mais ser eliminado e degrada o conteúdo informacional
• a degradação se acumula de equipamento para equipamento, de canal para canal
• Efeito dos distúrbios em sistemas digitais
• um distúrbio não altera o conteúdo a não ser que se torne tão severo que impossibilite o reconhecimento dos símbolos pelo receptor
• até um certo limiar de distúrbio, a transmissão é perfeita e o sinal original pode ser regenerado eliminando as degradações do conteúdo informacional
• a degradação não se acumula de equipamento para equipamento, de canal para canal
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R D Se eTransmissão Analógica X Transmissão Digital
Recebido
Retransmitido
Distúrbios
Sinal Original
Atenuação
Atraso
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R D Se eMultiplexação
• Crescimento da quantidade de canais necessárias à rede telefônica
• Impossibilidade ou inviabilidade econômica de instalar mais cabos e outras facilidades
• Necessidade de veicular mais de um circuito de voz sobre um mesmo canal físico
• banda passante do canal muito maior que a de cada circuito individual
• canais de voz de 4KHz transpostos para freqüências mais altas
• Técnicas básicas:
• FDM
• TDM
• STDM
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R D Se eMultiplexação
• FDM - frequency division multiplexing
• divisão do espectro de freqüências em partes alocadas para cada canal
• técnica básica para os sistemas de portadora analógica
• TDM - time division multiplexing
• divisão do tempo do canal em intervalos
• sinais de entrada são amostrados em alta velocidade e as amostram ocupam intervalos de tempo do canal sucessivamente
• combinada com a codificação PCM - pulse code modulation, é a técnica mais usada para os sistemas de portadora digital
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R D Se eFDM - Frequency Division Multiplexing
Canal 1, 4KHz
Canal 12, 4KHz
Portadora62 KHz
Portadora106KHz
Canal 2, 4KHzCanal 3, 4KHz......Canal 10, 4KHzCanal 11, 4KHz
Canal FDM48 KHz
60KHz 108KHz
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R D Se eTDM - Time Division Multiplexing
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
A
B
C
5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1C B A C B A C B A C B A C B A
Multiplexador
• Divisão no Tempo: turno de um canal de cada vez
• Multiplexação: todos os canais de entrada compartilham o canal de saída
Time Slot
TDM
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R D Se ePAM - Pulse Amplitude Modulation
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5
A
B
C
5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1C B A C B A C B A C B A C B A
Multiplexador
• Cada pulso PAM é uma amostra de um canal de entrada em determinado instante
• A taxa de amostragem é pelo menos o dobro da maior das freqüências do sinal de entrada (Teorema de Nyquist)
Time Slot
PAM
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R D Se ePAM - Pulse Amplitude Modulation - Quantização
• A quantização mede os pulsos PAM com relação a uma determinada escala• A escala de quantização é não-linear pois a maior parte da informação está na voz
mais suave
5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1C B A C B A C B A C B A C B A
Time Slot
PAM
Escala deQuantização
MaiorQuantidadedeInformação
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R D Se ePCM - Pulse Code Modulation
• A codificação consiste em atribuir um código binário para cada nível dos pulsos PAM• O código binário é transmitido na forma de pulsos digitais
5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1C B A C B A C B A C B A C B A
Time Slot
PAM
Escala deQuantização
00000001
10010001
00010000
PCM
10010001 00000001 00010000
Codificaçãocom 8 bits
Canal C Canal B Canal A
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R D Se ePCM - Pulse Code Modulation - Quadro
• Em cada quadro, 8 bits são usados para codificação da informação em cada canal• A cada 6 quadros, o bit menos significante de cada canal é usado para sinalização• Para efeito de sincronização, 1 bit de quadro é inserido após a seqüência de 24
canais de 8 bits
Canal 1 Canal 2 Canal 3 Canal 24
Voz
Bits deSupervisão e
SinalizaçãoBit de
Quadro
1 quadro, 193 bits, 125µs
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R D Se ePCM - Pulse Code Modulation - Portadora T1
• Na central ou em um equipamento terminal, ocorre a conversão da voz para o código digital• Conversações nos 24 canais são multiplexadas para a linha T1 • A velocidade na portadora T1 é de 1,544 Mbps, chamada DS-1 ou T1• Se forem utilizados 30 canais de entrada/saída a velocidade é de 2,048 Mbps, chamada E1
Repetidor
Canal 1
Canal 24
Canal 1
Canal 24
Linha T1Central Central
MUX MUX
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R D Se eModos de Transmissão
• Difusão irrestrita - Broadcast
• Difusão restrita - Multicast
• Ponto-a-ponto
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R D Se eDireção e Simultaneidade das Transmissões
• Comunicação simplex
• Comunicação duplex
• bidirecional alternada - half-duplex
• bidirecional simultânea - ful-duplex
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R D Se eServiços de Redes
• Com conexão
• com base em comutação de circuitos físicos dedicados
• com base em circuitos virtuais comutados - pacotes ou células
• Sem conexão
• com base em datagramas
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R D Se e
Estrutura da Rede de Telefonia Pública Comutada
Hierarquia de ComutaçãoRDI
RDSI-FERDSI-FL
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R D Se eEstrutura da Rede Telefônica Pública Comutada
• Conexões ponto-a-ponto, adotadas nos primeiros sistemas • Comunicações estabelecidas manualmente por um operador• Utilização inviável nos grandes sistemas telefônicos atuais
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R D Se eEstrutura da Rede Telefônica Pública Comutada
• Topologia em estrela• Todas as chamadas roteadas através do comutador central• Substancial redução do número de linhas necessárias
ComutadorCentral
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R D Se eEstrutura da Rede Telefônica Pública Comutada
CentralLocal
CentralTrânsito I
CentralTrânsito II
CentralTrânsito III
CentralTrânsito IV
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R D Se e
Evolução do Uso de Redes de Comunicação de Dados
Sistemas Centralizados, Sistemas DepartamentaisEstações de Trabalho, Microcomputadores
Redes LocaisArquiteturas de Redes de Comunicação de Dados
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R D Se eComunicações de Dados - Sistemas Centralizados
BATCH
BATCH
TIMESHARING
Características:
• Grandes CPD• Processamento Batch• Tarefas científicas• Grandes quantidades de cálculo• Tempo desocupado
Evolução:
• Popularização do computador• Aumento de capacidade (HW)• Grande utilização• Aumento da população no CPD
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R D Se eComunicações de Dados - Terminais Remotos
Características:
• Teleprocessamento• Compartilhamento de recursos• Limitações de acesso
Evolução:
• Redução de custos de HW• Aumento de capacidade
– Recursos– Processamento
• Aplicações “on line”• Respostas mais rápidas
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R D Se e
Características:
• Dedicados• Especializados• Potência adequada• Capacidade adequada
Evolução:
• Compartilhamento de recursos especializados
• Compartilhamento de dados• Aumento da complexidade dos
sistemas dedicados
Comunicações de Dados - Sistemas Departamentais
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R D Se e
Características:
• Interface usuário gráfica• Multi-processos (UNIX)• Dedicada ao usuário• Capacidade e aplicações
Evolução:
• Interoperação em redes• Compartilhamento de dados• Sistemas distribuidos
Comunicações de Dados - Estações de Trabalho
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R D Se e
Características:
• Interface usuário gráfica• Dedicada ao usuário• Aplicações de escritório
Evolução:
• Compartilhamento de dados• Redes locais• Integração corporativa
Comunicações de Dados - Microcomputadores
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22FUNDA1A.PPT - Direitos de reprodução reservados a Rafael Timóteo de Sousa Jr.
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R D Se e
Características:
• Compartilhamento de recursos
– Hardware– Software– Informação
• Independência de sistemas
• Modularidade
• Especialização
Comunicações de Dados - Redes de Computadores
SUB-REDE DECOMUNICAÇÃO
DE DADOS
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R D Se eComunicações de Dados - Elementos Funcionais
LINHAS DE COMUNICAÇÃO DE DADOS
DISPOSITIVOS DE ACESSO AO MEIO
CONTROLE DO ENLACE DE DADOS
MECANISMO DE ENDEREÇAMENTO
EMPACOTAMENTO E DESEMPACOTAMENTO
ARMAZENAMENTO E CONTROLE DE FLUXO
SISTEMA DE TRANSAÇÃO, GERÊNCIA DE DIÁLOGO
CONVERSÃO DE DADOS
MANTER CAMINHO FÍSICO
GARANTIR CONVERSA EM BITS
COMPARTILHAR RECURSOS/MEIO
ENVIAR MENSAGENS PARA DESTINO CERTO
ACOMODAR DIFERENÇAS DE TAMANHO DE MENSAGENS
RESOLVER DIFERENÇAS DE VELOCIDADE DE PROCESSAMENTO
ACOMODAR PADRÕES DIFERENTES DE INTERMITÊNCIA
ACOMODAR DIFERENÇAS DEFORMATO, CÓDIGOS, LINGUAGENS
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R D Se e
USUÁRIO/APLICATIVO
USUÁRIO/APLICATIVO
Trans. Local: Chaveamento/Multiplex
Trans. Local: Chaveamento/Multiplex
MODEM
DLC
Endereçamento/Roteamento de Pacotes
Gerenciamento de Diálogo
Conversão de Protocolos
Conversão de Protocolos
Gerenciamento de Diálogo
DLC
Endereçamento/Roteamento de Pacotes
MODEM
Interações entre Elementos Funcionais
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R D Se eElementos Funcionais - Arquitetura e Implementação
ARQUITETURA
IMPLEMENTAÇÃO
Definição das funções que uma rede de computadores e seus componentes devem executar
Distribuição dessas funções através dos elementos de hardware e software da rede
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R D Se e
• Interconexão de sistemas distintos sem utilização de um padrão comum
• A instalação de outro sistema exige o desenvolvimento de “N” interfaces, sendo “N” a quantidade de sistemas já participantes do ambiente
Arquitetura para Interconexão de Sistemas em Redes
Sistema A
Sistema B
Sistema DSistema C
interfaceA-B
interfaceA-D
interfaceC-D
interfaceA-C interface
B-DinterfaceB-C
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R D Se e
• Interconexão de sistemas distintos com utilização de protocolos comuns• A instalação de outro sistema requer apenas a compatibilização do mesmo com
os protocolos já definidos para o ambiente:• Capacidade de integração de sistemas• Clareza na definição das funcionalidades• Capacidade de evolução de produtos• Economia no desenvolvimento• Gerência completa do ambiente
Arquitetura para Interconexão de Sistemas em Redes
Sistema A
Sistema B
Sistema DSistema C
Protocolos-Padrãode Comunicações
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R D Se eArquitetura para Interconexão de Sistemas em Redes
Protocolos:
• regras de interação...• entre elementos funcionais pares...• para executar funções de rede
Elementos de um protocolo:
• SINTAXE: formato das mensagens• SEMÂNTICA: significado dos dados nas mensagens• SEQÜÊNCIA: procedimentos para a troca de mensagens
26FUNDA1A.PPT - Direitos de reprodução reservados a Rafael Timóteo de Sousa Jr.
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R D Se e
Aspectos de NormalizaçãoEvolução da Demanda
Órgãos e Principais Áreas de PadronizaçãoModelo ITU
Modelo de Referência OSIArquitetura Internet
Série IEEE 802
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R D Se eNormalização - Evolução da Demanda
VELOCIDADE
INTELIGÊNCIA
ComunicaçõesPersonalizadas
ComunicaçõesMultimeios
CorreioEletrônico
Vídeo sobDemanda
HDTV sobDemanda
Telefonia,Fax, Texto
ÁudioHiFi
Imagem CATV HDTV
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R D Se eNormalização - Conceitos Básicos
• PACOTE (PACKET)• Bloco de informações identificado por um cabeçalho de nível 3
• QUADRO (FRAME)• Bloco de tamanho variável• Identificado por um cabeçalho de nível 2
• CÉLULA (CELL)• Bloco de tamanho fixo• Identificado por um cabeçalho de nível 2
• COMUTAÇÃO RÁPIDA DE PACOTES• Técnica para prover maior capacidade através da...
• Redução do processamento dos pacotes em nós intermediários e...• Confiando em protocolos dos nós finais para recuperação de erros
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R D Se eNormalização - Conceitos Básicos
• FRAME RELAY
• Transferência de quadros sem recuperação de erros ponto a ponto
• FRAME SWITCHING
• Transferência de quadros com recuperação de erros ponto a ponto
• CELL RELAY
• Transferência de células sem recuperação de erros ponto a ponto
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R D Se eNormalização - Órgãos e Padrões
• ITU-TSS (ex CCITT):• Sistema de Sinalização nº 7 e rede inteligente• Gerência de Rede de Telecomunicações TMN• N-ISDN: X.25 sobre ISDN, LAP-D origem de frame relay• B-ISDN: SDH, STM, ATM
• ISO:• Modelo de Referência OSI• Serviços de Dados• Gerência de Rede: CMIS, CMIP, MIB, Áreas Funcionais Básicas
• IEEE:• Redes Locais 802.x: LLC e MAC CSMA/CD, TB, TR, FDDI, FE• Redes Metropolitanas: FDDI, 802.6 DQDB
• IAB:• Serviços de Dados• Gerência de Rede: SNMP, MIB
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R D Se eNormalização - Modelo de Referência ITU-T
Modelo de Referência para Redes de Serviços Integrados
TRANSPORTEISDN
INTELIGÊNCIARede de
SinalizaçãoIN
GERÊNCIARede de Suporte
à OperaçãoTMN
Rede de Serviçosao Usuário
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R D Se eNormalização - Modelo de Referência OSI
• RM-OSI: Reference Model for Open Systems Interconnection
• Modelo de Referência para a Interconexão de Sistemas Abertos - Norma ISO-7498
• ISO - International Organization for Standardization
• Sistema Aberto:
• sistema que atende os padrões OSI na comunicação com outros sistemas também aderentes a tais padrões,
• sem condicionar-se a particularidades de implementação ou de tecnologia
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R D Se eModelo de Referência OSI - Conceitos
S IS T E M A A S IS T E M A B
U s u á r io P re s id . d e E m p re s a n o B ra s i l P re s id . d e E m p re s a n a F ra n ç a
A p l ic a ç ã o S e c re tá r ia : fa z a n o ta ç õ e s ,d a t ilo g ra fa , a n e x a d o c u m e n to s
S e c re tá r ia : p re p a ra p a ra a le i tu ra ,c o lo c a n a o rd e m
A p re s e n ta ç ã o T ra d u to r : t ra d u z d e P o r tu g u ê s p a raIn g lê s
T ra d u to r : tra d u z d e In g lê s p a raF ra n c ê s
S e s s ã o A rq u iv is ta : re g is tra re fe rê n c ia s ,d a ta , c o n te x to
A rq u iv is ta : re c u p e ra e re g is trare fe rê n c ia s , d a ta , c o n te x to
T ra n s p o r te D e s p a c h a n te : c o lo c a e fe c h ae n v e lo p e , c o lo c a e tiq u e ta e s e lo
D e s p a c h a n te : v e r i f ic a e t iq u e ta es e lo , c o n firm a re c e b im e n to
R e d e F u n c io n á r io C o rre io : d e f in e a ro te ,e s c o lh e o m e io d e e n v io
F u n c io n á r io C o rre io : C o n fe re ac h e g a d a
E n la c e P re p a ra d o r d e m a lo te : e m p a c o ta ,a n e xa lis ta d e e n v io
P re p a ra d o r d e m a lo te :d e s e m p a c o ta , c o n fe re l is ta
F ís ic a C a rre g a d o re s e C o n d u to re s :re c o lh e m m a lo te , tra n s p o r ta m
C a rre g a d o re s e C o n d u to re s :tra n s p o r ta m , e n tre g a m m a lo te
m e io d e tra n s fe rê n c ia
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R D Se e
camada 7 APLICAÇÃO
camada 6 APRESENTAÇÃO
camada 5 SESSÃO
camada 4 TRANSPORTE
camada 3 REDE
camada 2 ENLACE
camada 1 FÍSICA
Modelo de Referência OSI - Estrutura
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R D Se e Modelo de Referência OSI - Conceitos
• Arquitetura: funções que a rede e seus elementos têm de executar
• Serviços: definição das tarefas executadas por uma Entidade de uma camada, ou seja Entidade da Camada N
• Protocolo: regras e procedimentos para o diálogo entre entidades de mesmo nível, ou seja entidades pares, instaladas em sistemas abertos distintos
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R D Se eModelo OSI - Protocolos e Serviços
Camada N
Camada N-1
Camada N+1
Serviço N
Serviço N-1
Entidade N
Usuário do
Serviço N
Serviço N
Serviço N-1
Entidade N(entidade par)
Usuário do
Serviço N
SISTEMA ABERTO A
SISTEMA ABERTO B
caminho virtual N-1
Protocolo NUDP
UDP
UDP - Unidade de Dados do Protocolo ouPDU - Protocol Data Unit
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R D Se eModelo de Referência OSI - Conceitos
• A estruturação em camadas permite que a implementação da camada “N” seja independente das formas de implementação das camadas adjacentes “N+1” e “N-1”
• Os protocolos, apesar de rigorosamente especificados, não limitam as formas de implementação ou a tecnologia a ser empregada
• Possíveis evoluções e aperfeiçoamentos dos protocolos devem assegurar a compatibilidade com versões anteriores
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R D Se e
SISTEMAABERTO
SISTEMA ABERTORETRANSMISSOR
SISTEMAABERTO
APRESENTAÇÃO
CAMADAS
APLICAÇÃO
SESSÃO
TRANSPORTE
REDE
ENLACE
FÍSICA
Protoc.de Rede
Protoc.de Enlace
Protoc.Físico
Protoc.de Rede
Protoc.de Enlace
Protoc.Físico
Protocolo de Aplicação
Protocolo de Apresentação
Protocolo de Sessão
Protocolo de Transporte
MEIO FÍSICO
Modelo de Referência OSI - Componentes
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R D Se e
Física: define o tipo de meio usado para a conexão, tipo de cabos e conectores, níveis de sinal, velocidade de transmissão, método de codificação...
Enlace: descreve regras para estabelecer, manter e liberar conexões de enlace. Define o formato do quadro e procedimentos para acesso e controle ao nível físico
Rede: endereçamento e roteamento de mensagens entre diversas redes, controla congestionamentos
Transporte: provê serviços orientados a conexão com total integridade das mensagens. Controla o fluxo e o reconhecimento das mensagens
Sessão: estabelece, sincroniza, gerencia e termina dialógos entre usuários. Também responsável pela conversão de nomes em endereços de rede
Apresentação: representa e interpeta a sintaxe das mensagens, provê conversão do formato da mensagem quando necessário
Aplicação: presta serviços básicos para o usuário final (ex.: banco de dados distribuído e correio eletrônico)
Modelo de Referência OSI - Funções das Camadas
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R D Se eModelo OSI - Sistemas Abertos Intermediários
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R D Se e
1234567
Modelo OSI - Conversa entre Camadas Pares
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R D Se e
Apresentação
Aplicação
Usuário noSistema A
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Apresentação
Aplicação
Usuário noSistema A
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
FísicoF E R T S A A Dados E F F E R T S A A Dados E F
E R T S A EA Dados E R T S A EA Dados
R T S A A Dados R T S A A Dados
T S A A DadosT S A A Dados
S A A Dados S A A Dados
A A DadosA A Dados
A Dados A Dados
DadosDados
Modelo OSI - Conversa entre Camadas Pares
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R D Se eModelo OSI - Padrões Principais
• Aplicação
• MHS X.400: Message Handling System - Correio Eletrônico
• EDIM X.435: Electronic Data Interchange Message - Mensagem de Intercâmbio Eletrônico de Dados
• X.500: Serviço de Diretório (catálogo de rede)
• FTAM: File Transfer Access and Management - Transferência de Arquivos
• VT: Virtual Terminal - Terminal Virtual
• JTM: Job Transfer Management - Gerência e Tranferência de Jobs
• RDA: Remote Database Access - Acesso Remoto a Bancos de Dados
• MMS: Manufacturing Message Specification
• CMIP: Common Management Information Protocol - Protocolo de Gerência de Rede
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R D Se eModelo OSI - Padrões Principais
• Outros• Protocolos de Suporte de Aplicação:
• ACSE: Association Control Service Element
• ROSE: Remote Operations Service Element
• RTSE: Reliable Transfer Service Element
• TP: Transaction Processing
• CCR: Commitment, Concurrency and Recovey
• Apresentação ASN.1: Abstract Syntax Notation 1 - Notação de Sintaxe Abstrata
• Protocolo de Sessão
• Protocolos de Transporte: TP0 a TP4
• Protocolos de Rede: CONS X.25 Nível 3, CNLS
• Protocolos de Enlace e Camada Física: X.25 e Redes Locais
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R D Se e
Intra-rede
Interface de Rede
Inter-rede
Transporte
Aplicação
Intra-rede
Interface de Rede
Inter-rede
Transporte
Aplicação
Intra-rede
Protocolo IPICMP, ARP, RARP
Protocolo deQuadros
ProtocoloFísico
ProtocoloFísico
Protocolo deQuadros
Protocolo IPICMP, ARP, RARP
Protocolos TCP e UDP
Protocolos de Aplicação
Telnet, FTP, SMTP, SNMP ...
Intra-rede
Normalização - Arquitetura Internet ou TCP/IP
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R D Se e
Drivers de hardware e Protocolos de Acesso ao Meio
ARP RARP
IP (com ICMP e IGMP)
TCP UDP
SMTP RPC rlogin ersh
FTP
TELNET DNS
SNMP
ASN1TFTP
BOOTPe DHCP RPC
NFS
XDR
PROGRAMAS APLICATIVOS
USUÁRIOS
HARDWARE
Arquitetura TCP/IP - Protocolos
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R D Se e
SUB-REDE Diversas tecnologias: Ethernet, ATM, Token Ring, FDDI, Frame Relay, X.25, SLIP, PPP
REDE (3) Formação de (inter)redesTransferência de Dados na RedeDeterminação de RotasModo Datagrama IPBalanceamento de Carga
TRANSPORTE (4) Transferência Fim-a-FimConfiávelGerência de SessõesControle de FluxoCom conexão: TCP, sem conexão: UDP
APLICAÇÃO (5-7) Acesso direto ao TCP ou UDPAplicações simples
Arquitetura TCP/IP - Funções das Camadas
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R D Se eArquitetura TCP/IP - Padrões Principais
• Aplicação
• SMTP: Simple Mail Transfer Protocol - Correio Eletrônico
• FTP: File Transfer Protocol - Transferência de Arquivos
• NFS: Network File System - Sistema de Arquivos de Rede
• TELNET: Terminal Virtual
• DNS: Domain Name System - Esquema de Identificação de sistema na rede
• HTTP: Hypertext Transfer Protocol - Protocolo de transferência de hipertextos, suporte da WWW (World Wide Web)
• SNMP: Simple Network Management Protocol - Protocolo de gerência de rede
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R D Se eArquitetura TCP/IP - Padrões Principais
• Outros
• XDR: eXternal Data Representation - protocolo de apresentação para representação e formatação de dados
• RPC: Remote Procedure Call - Execução de operações em sistemas remotos
• TCP: Transmission Control Protocol - Protocolo de Transporte com conexão
• UDP: User Datagram Protocol - Protocolo de Transporte sem conexão
• IP: Internet Protocol - Protocolo de formação de Rede
• ARP/RARP: Address Resolution Protocol/Reverse Address Resolution Protocol -Protocolos de tradução/conversão de endereços
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R D Se e
Apresentação
Aplicação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
OSI INTERNET
Intra-rede
Interface deRedeInter-rede
Transporte
Aplicação
Artquiteturas OSI e TCP/IP - Estrutura Comparada
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R D Se e
Enlace
FísicaIEEE802.3
IEEE802.4
IEEE802.5
IEEE 802.2
IEEE802.12
...
IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers
IEEE 802.1
OSI IEEE
LLC
MAC
PHYPMD
Normalização - Arquitetura IEEE 802
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R D Se e
• 802.1: esclarece como os padrões IEEE se relacionam uns com os outros e como se classificam dentro do modelo OSI
• 802.2: LLC-Logical Link Control, mecanismos para troca de mensagens:• sem conexão: transmissão de mensagens para um único endereço ou para um
grupo de endereços ou para todos os endereços• com conexão
• Métodos de acesso ao meio• 802.3: ethernet CSMA/CD e fast ethernet (100 Mbps)• 802.4: token bus• 802.5: token ring• 802.6: DQDB• 802.12: 100 VG-AnyLAN• FDDI e FDDI-II seguem o modelo, embora sejam definidos pela ANSI
Normalização - Arquitetura IEEE 802
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R D Se e
CAMADAS OSI
APLICAÇÃO
APRESENTAÇÃO
DTE
AUI
MAU
MDI
PMA
MEIO
LLCLOGICAL LINK CONTROL
MACMEDIA ACCESS CONTROL
PLSPHYSICAL SIGNALING
IEEE 802.3CSMA/CD
camadas altas
SESSÃO
TRANSPORTE
REDE
ENLACE
FÍSICA
AUI - Attachment Unit Interface MAU - Medium Attachment UnitMDI - Medium Dependent Interface PMA - Physical Medium Attachment
Arquitetura IEEE 802 - Estrutura - Exemplo Ethernet
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R D Se eNormalização - Gerência de Rede
• Redes TCP/IP• gerência mais simples, menos genérica• Protocolos de gerência de rede: SNMP, SNMPv2• Informações para gerência de rede: MIB-I, MIB-II, RMON
• Redes OSI• Áreas funcionais da gerência de rede:
• Configuração• Falhas• Desempenho• Contabilização• Segurança
• Serviços da camada aplicação: CMIS• Protocolo da camada aplicação: CMIP• Informações para gerência de rede: MIB
• Gerência específica das telecomunicações: TMN
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R D Se eNormalização - Gerência de Rede - Áreas FuncionaisÁreas FunçõesCONFIGURAÇÃO Controle das configurações física e lógica
Identificação de elementos de redeManipulação do estado da rede
FALHAS Detecção de comportamento de rede anômaloIsolação de problemas de rede e DiagnósticoControle e Solução de Problemas de Rede
DESEMPENHO Análise de taxas de erro na redeAnálise de capacidade de redeObtenção de desempenho de rede ótimo
CONTABILIZAÇÃO Coleta de dados de utilização de recursosProcessamento dos dados de utilização
SEGURANÇA Controle do acesso à rede para operações de gerênciaAtivação de serviços e mecanismos de segurançaColeta de dados para auditoria da segurança
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R D Se eNormalização - Gerência de Rede - SNMP
NÃO SNMP
WANEstação GerenteSNMP
NMSMIB
LAN
RMON MIB
Ag MIB
Ag MIB Ag MIB Ag MIB
Repository
AgenteProcurador
(Proxy)
Ag MIB
mapeamento
Sistema GerenteNão-SNMP
Rede sem SNMPgerenciada via
Procurador
SNMP
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R D Se eNormalização - Gerência de Rede - OSI
Sistema Gerente Sistema Gerenciadocomunicações
Gerente Agenteoperações de gerência
notificações
operações de gerência
notificações
execução de Objetos
Gerente Agente
Objetos
Gerente Agente
Objetos
Agente
Objetos
Gerente
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R D Se eNormalização - Gerência de Rede - TMN
Rede deComunicação de dados
Comutação Transmissão Serviço a ValorAgregado ComutaçãoTransmissão
Rede deTelecomunicações(ambiente gerenciado)
Sistema deOperação
Sistema deOperação
Sistema deOperação
Estação deTrabalho
TMN
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R D Se eNormalização - Inteligência - Redes Inteligentes
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R D Se eNormalização - Inteligência - Sinalização No. 7
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R D Se eNormalização - Inteligência
• Capacidades de redes inteligentes• Processamento necessário ao estabelecimento e manutenção da conexão entre
fonte e destino da informação• Gerência da informação "au vol" durante à transmissão
• Identificação dos usuários:• identificação simbólica• associação de atributos relativos ao comportamento, possibilidades de conexão
e direitos de utilização
• Gerência e serviços:• autoconhecimento sobre a estrutura de rede, de modo a gerenciar defeitos e
falhas• assegura um serviço contínuo "fim-a-fim" e permitir uma administração de rede
pro-ativa• flexibilidade para os usuários e mais qualidade aos serviços: acesso em
qualquer lugar, independente do protocolo ou da interface utilizada.
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R D Se eNormalização - Inteligência
• Serviços de redes inteligentes• Número de acesso universal
• Bloqueio de chamada
• Destinatário alternativo
• Fila de chamadas
• Roteamento sob critério
• Conversão de formato:• síntese de voz
• correio de voz
• síntese da escrita
• comunicação por fio para comunicação sem fio
• Tradução em tempo real
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R D Se e
• Ethernet• Token Ring• FDDI-I - Fiber Distributed Data Interface• FDDI-II• Fast-Ethernet 100baseT• 100VG-AnyLAN• DQDB - Distributed Queue Dual Bus• N-IDSN, B-ISDN• X.25 e frame relay• SDH - Synchronous Digital Hierarchy• STM - Synchronous Transfer Mode• ATM - Assynchronous Transfer Mode
Normalização - Transporte - Redes de Alta Velocidade
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R D Se e
Tecnologias de Redes
Redes locais e metropolitanas: ethernet, fast-ethernet, token ring, 100VG-AnyLan, FDDI I e II, DQDB, ATM
Redes de longa distância: X.25, frame-relay, STM, ATMInternet: denominações, endereçamento, roteamento, IP, UDP,
TCP
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R D Se e
A detecta meio livre e começa a transmitir
B detecta meio livre e começa a transmitir
Colisão
B detecta colisão. Pára Tx. Começa reforço
A detecta colisão. Pára Tx. Começa reforço
C detecta colisão. B e A param reforço
A B C
Ethernet - IEEE 802.3 - CSMA/CD
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R D Se eEthernet - IEEE 802.3 - CSMA/CD
• 10 Mbps
• Quadro• Tamanho mínimo: 64 bytes
• Tamanho máximo: 1518 bytes
• Padrões de interface física:• 10base5
• 10base2
• 10baseT
• 10baseF
• Topologias• Barra• Estrela
Fibra óptica2 Km
UTP
TXMAU
RX
TXMAU
RX
Fibra óptica2 Km
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R D Se e
• topologia em estrela
• utiliza concentrador multi-repetidor (Hub)
• cabo par trançado telefônico EIA/TIA cat. 3 UTP - 2 pares (Tx/Rx)
• segmentos de até 100 metros (ponto a ponto)
• máximo de 1024 nós na rede
• conectores RJ45. No Hub, também BNC e AUI
• maior tolerância a falhas
Ethernet - IEEE 802.3 - Padrão 10BaseT
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R D Se eFast-ethernet - IEEE 802.3 - 100BaseT
• Extensão simples e direta do padrão 10BaseT
• Transmissão a 100 Mbps, usando CSMA/CD
• MII - Media Independent Interface: equivalente ao AUI
• Auto-detecção da velocidade da rede 10/100 Mbps
• Rede limitada a 2 repetidores
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49FUNDA1A.PPT - Direitos de reprodução reservados a Rafael Timóteo de Sousa Jr.
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R D Se e
12345678
12345678
Tx
Rx
Estação Hub
12345678
12345678
Tx
Rx
Estação Hub
Tx/Rx
Fast-ethernet - 100BaseT - Transmissão
• 100BaseTX
• 100Mbps = 1par * 125 MHz * 80%
• código 4B5B
• 100BaseT4
• 100Mbps = 3pares * 25MHz * 133%
• código 8B6T (compressão)
• 100BaseFX
• 100Mbps = 1 fibra * 125 MHz * 80%
• código 4B5B
• 1 fibra Tx, outra Rx
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R D Se eToken Ring - Método Single Token
Rx Tx
token livre
Tx recebe o token e o muda p/ocupado
Rx Tx
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R D Se e
Tx recebe a mensagem de volta
Rx Tx
Tx libera o tokene retira a mensagem
Rx Tx
Token Ring - Método Single Token
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R D Se eToken Ring - IEEE 802.5
• 4 ou 16 Mbps
• Tamanho máximo do quadro: 17800 bytes
• Padrões de interface física:• tipos de cabos: STP 150ohms e UTP comum
• utiliza um concentrador passivo para ligar as estações (MAU - MultistationAccess Unit)
• topologia• anel lógico - estrela física
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R D Se e
RingIn RingOut
Estações inseridasno anel
Estaçãofora do anel
TCU - trunkcoupling unit lobe cable
Token Ring - 802.5 - Anel Lógico / Estrela Física
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R D Se e100VG-AnyLAN - IEEE 802.12
• transmissão de quadros Ethernet e Token Ring a 100 Mbps • Novo método de acesso chamado Prioridade por Demanda - DPAM
(Demand priority Access Method)• Tem base em um hub central inteligente que varre circularmente os nós da rede• uma estação, desejando transmitir, sinaliza sua demanda ao hub• se a rede estiver disponível, o hub reconhece o pedido e á estação começa a
transmitir seus pacotes para o hub• o hub decodifica o endereço de destino de cada pacote e comuta os pacotes
para as respectivas portas de destino• caso mais de uma demanda seja recebida ao mesmo tempo, o hub usa um
esquema simples de turno (round robin) para reconhecer os pedidos• Pode existir até 3 níveis hierárquicos para os hub
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R D Se e
estações transmitem 1pacote por turno
1 2 3 4
1 2
1 2 31 2 3
1 2 31pacote por turno
1pacote por turno
1pac./turno
1pac./turno
hub: 2 pac./turnohub: 3 pac./turno
hub: 6 pac./turnohub: 3 pac./turno
hub raiz
100VG-AnyLAN - IEEE 802.12 - Método DPAM
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R D Se e
IDLE
REQ
IDLE
REQ
CLEAR
TX DADOS
IDLE
Estação Transmitindo Estação Recebendo
IDLE/REQ
IDLE/REQ
INCOMING
CLEAR
INCOMING
RX DADOS
IDLE
100VG-AnyLAN - IEEE 802.12 - Método DPAM
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R D Se e
Turno comPrioridade Normal
Turno comPriridade Alta
A
B
C
a1
b1
c1
a2
b1
c1
a2
c1
a2
A
B
C
a1
b1
c1
a1
b2
c1
a1
c2
a1
b2
c2 c2
100VG-AnyLAN - IEEE 802.12 - Método DPAM
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R D Se e100VG-AnyLAN - IEEE 802.12 - Especificações Físicas
• Alternativas de cabeamento
• 100BaseT4: 4 pares, categoria 3, 4 e 5, UTP (transmissão: 4 pares, recepção: 4
pares, controle: 2 pares de entrada e 2 pares de saída)
• 100BaseTx: 2 pares, categoria 5 UTP ou STP Tipo 1
• 100BaseFx: par de fibras óticas
• Regras de Topologia
• qualquer topologia 10BaseT ou Token Ring sobre par trançado ou fibra ótica
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R D Se eFDDI - ANSI X3T9.5• Fiber Distributed Data Interface
• Anel duplo com fluxo de dados em sentidos opostos• corrente de símbolos passando pelos repetidores, pequeno atraso, sem armazenamento,
leitura durante a passagem
• Acesso à rede semelhante ao Token Ring, com modificações:• o token livre é gerado após a transmissão do quadro, permitindo que múltiplos quadros
circulem pelo anel em um mesmo instante• a retenção do token é temporizada
• o mesmo tempo de circulação do token vale para todas as estações do anel• o procedimento de inicialização estabelece um tempo adequado, TTRT, para que o
token contorne o anel integralmente• toda estação verifica o endereço de destino• toda estação repete o quadro, salvo a estação de origem
• Serviço síncrono e serviço assíncrono
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R D Se e
Estação transmissora espera token livre
Tx
token livre
Tx recebe o token e o muda p/ocupado
Tx
Tx acrescenta endereços e dados e transmite quadros síncronos
Tx
Se houver tempo, Tx transmite os quadros assíncronos
Tx
FDDI - ANSI X3T9.5 - Método de Acesso
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R D Se eFDDI - ANSI X3T9.5
• Taxa de transmissão do sinal 125 Mbaud, mas taxa de transmissão de dados de 100 Mbps, devido ao uso de codificação 4B5B
• Tamanho máximo do quadro é 4500 bytes• Topologia: Anel duplo / estrela• Tipos de cabos: Fibras óticas (multi-modo e mono-modo)• Máximo de 500 estações em um anel de no máximo 100 Km• Distância entre nós: 2 Km (fibra multi-modo) e até 40 Km (fibra mono-
modo)• Nova versão dos níveis físico e de enlace do modelo OSI (LLC compatível
com a arquitetura IEEE 802.2)
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R D Se e
Ethernet Token RingFDDI
FDDI
FDDI - ANSI X3T9.5
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R D Se eFDDI - II
Preâmbulo CabeçalhoCiclo
Grupo dePacotes
GrupoCíclico 0
GrupoCíclico 95
GrupoCíclico 1 • • •
2,5 12 12 16 16 16
• FDDI-II tem a mesma arquitetura física e transmite na mesma velocidade (100 Mbps) de FDDI-I
• FDDI-II é iniciada de forma idêntica a FDDI-I• A rede passa a operar em modo FDDI-II somente se nenhuma estação FDDI-I
estiver presente• No modo FDDI-II, uma estação Cycle Master passa a criar ciclos FDDI-II, numa base
de tempo de 125 µs (8 KHz) e com o seguinte formato:
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R D Se eFDDI - II
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R D Se eFDDI - II
PA SD PS PG Rs PDG
• • •
2,5 12 12
16 WBC
0
1
95
• Ciclos FDDI-II• contêm 1560 (12+12+96*16) bytes úteis transmitidos a uma taxa de 8 KHz (a
cada 125 µs), levando cada um o equivalente a 8 bits• banda passante total = 99,84 Mbps (1560 * 8000 * 8)• PDG = 768 Kbps (12 * 8000 * 8)• cada WBC = 6,144 Mbps (96 * 8000 * 8), ou seja T2• sub-múltiplos de 6,144 Mbps (64 Kbps...1,536 Mbps...2,048 Mbps...6,144 Mbps)
podem servir às estações do anel
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R D Se eFDDI - II
• • •
01
95
PA SD PS PG Rs PDG
12,288 Mbps 64 Kbps 256 Kbps
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R D Se e
• Barramento duplo suportando a comunicação em direções opostas, oferecendo um canal full-duplex entre qualquer par de estações
• Em cada extremidade dos barramentos há um gerador de quadros e umterminador• o gerador de quadros insere em um dos barramentos uma seqüência de células
de 53 octetos, usando uma base de tempo de 125 µs• funcionando a 155,52 Mbps, a cada 125 µs são geradas 45 células de 53
octetos• cada célula tem cabeçalho de 5 octetos e área de dados de 48 octetos• as células atravessam o barramento e são retiradas pelo terminador na outra
extremidade• Cada estação têm uma conexão de leitura e escrita em cada um dos
barramentos
DQDB - IEEE 802.6 - Método de Acesso
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R D Se e
Barramento B
barramento Agerador A
gerador Bterninador
terninador
48 5 48 548 548 548 5
485485 485 485 485
48 5
célulabit de ocupaçãobit de requisição
DQDB - IEEE 802.6 - Método de Acesso
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R D Se e
Tx Rx
Tx tem uma mensagem a enviar a Rx e fazuma requisição pelo barramento B
AB
As estações anteriores a Tx deixampassar uma célula livre
Tx Rx
AB
Tx Rx
A requisição de Tx é recebida pelasestações anteriores a Tx
AB
Tx Rx
Tx recebe uma célula livre e pode fazersua transmissão
AB
DQDB - IEEE 802.6 - Método de Acesso
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R D Se eRDSI - Faixa Estreita(N-ISDN)
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R D Se eRDSI - Faixa Larga (B-ISDN)
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R D Se eX.25 e Frame-relay
• Vantagens de X.25• Base instalada
• Capacitação de recursos humanos
• Confiável mesmo em redes de má qualidade• detecção de erros e retransmissão são feitas pelo equipamento de rede
• Endereçamento:• circuitos virtuais permanentes
• circuitos virtuais comutados
• Possibilidade de maior velocidade:• 64 kbps
• 256 kbps
• 2,048 Mbps
• X.25 como protocolo de acesso a redes de alta velocidade
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R D Se eX.25 e Frame-relay
• Frame Relay• Modo pacote sobre a canal D ISDN: LAP-D• Multiplexação no nível 2 da ISDN• Detecção de erros somente nos 2 primeiros níveis de protocolo:
• mais simples que X.25• detecção de erros e retransmissão são feitas pelo equipamento do usuário• necessidade de ambiente de transmissão de alta qualidade
• Endereçamento:• DLCI data link connection identifier, 11 bits• circuitos virtuais
• Controle de Congestionamento• ECN Explicit Congestion Notification para montante, para jusante
• Aplicabilidade:• 10 a 40 vezes mais rápido que X.25• pode transmitir voz• apropriado para ambientes de transmissão não ISDN
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R D Se eX.25 e Frame-relay
VC 1
1
5 1
VC 2
1
21
4
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R D Se eRDSI - Hierarquias Digitais PDH/SDH
DS Digital Signal
STM Synchronous TransferModule
STS Synchronous TransportSignal
OC Optical Carrier
Velocidade Canais DS0 (Mbps) (64 kbps)
DS-0 0,064 1DS-1, T1 1,544 24H1, E1 2,048 30DS-2, T2 6,312 96H2 8,448 132H3 34,368 537DS-3, T3 44,736 699
STS/OC-1 51,84 810H4 139,264 2176STS/OC-3, STM-1 155,520 2430STS/OC-9 466,560 7290STS/OC-12, STM-4 622,080 9720STS/OC-18 933,120 14580STS/OC-24, STM-8 1244,160 19440STS/OC-36, STM-12 1866,240 29160STS/OC-48, STM-16 2488,320 38880
PDH
SDH
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R D Se eSTM - Synchronous Transfer Mode
• Quadro B-ISDN STM-1 155,520 Mbps
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R D Se eSTM - Synchronous Transfer Mode
• Multiplexação síncrona usando a estrutura do quadro B-ISDN• O payload pode começar em qualquer lugar dentro do quadro• O PP (payload pointer) mostra o começo e o fim do payload
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R D Se eATM - Assynchronous Transfer Mode
48 5
48 5
48 548 5
48 5
48 5
• Convergência das áreas de telecomunicações, informática e entretenimento
• Baseado em tecnologia de comutação de células (cell relay)
• Controle da banda - largura de faixa conforme a demanda
• Alto desempenho permitindo aplicação multimédia (voz,dados e imagem)
• Célula de tamanho fixo de 53 bytes: cabeçalho 5, dados 48
• Tamanho fixo da célula permite chaveamento por hardware
• Aplicação universal: redes locais, metropolitanas e de longa distância
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R D Se e
48 5
48 5
48 548 5
48 5
48 5
ATM - Operação
• O header de cada célula contém um identificador de conexão virtual (VC):
• VPI: identificador de caminho virtual
• VCI: identificador de circuito virtual
• Em cada enlace de entrada do comutador, o VC de cada célula indica univocamente o enlace de saída pelo qual a célula deve ser enviada
• As informações sobre roteamento dos VC são obtidas quando uma conexão é estabelecida e permanecem inalteradas durante toda a conexão
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R D Se eATM - Célula
GFC VPI
VPI VCI
VCI
VPI PT/CLP
HEC
Dadoscell payload
cellheader
1
2
3
4
6
5
53
Bytes
GFC - Generic Flow ControlVPI - Virtual Path IdentifierVCI - Virtual Channel IdentifierPT - Playload Type (3 bits)CLP - Cell Loss Priority (1 bit)HEC - Header Error Control
48 5
48 5
48 548 5
48 5
48 5
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R D Se e
48 5
48 5
48 548 5
48 5
48 5
ATM - Características Físicas
• Não há restrições quanto aos meios de transmissão: coaxial, UTP, STP,
fibra, rádio
• Não restrições quanto à velocidade de transmissão: 25 Mbps... 45 Mbps...
155 Mbps... 622 Mbps... 2,5 Gbps...
• Redes ATM têm base interconexão de comutadores por canais
bidirecionais, com linhas dedicadas para cada dispositivo usuário
• Qualquer número de transmissões pode ocorrer em paralelo
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R D Se e
48 5
48 5
48 548 5
48 5
48 5
ATM - Serviços
• Serviços orientados a conexão e sem conexão
• Estabelecimento de conexões dinâmico
• Qualidade do serviço garantida por reserva de recursos
• Difusão global ou por grupo
• Reconfiguraçào automática em caso de falha
• Gerência de rede integrada no equipamento comutador
• Atribuição dinâmica de endereços
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R D Se e
Connectionoriented
Connectionless
AAL2 AAL4AAL3 AAL5
Adaptation Layer
ATM Layer
Physical Layer
Required Not Required
Constant Variable
Connection Oriented
AAL1
Connection Mode
Bit Rate
Timing Relationship
ATM - Níveis Padronizados e Tipos de Serviços
Níveis
Serviços
48 5
48 5
48 548 5
48 5
48 5
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R D Se e
Ethernet Token Ring
622Mbps
155Mbps155Mbps
155Mbps155Mbps
45Mbps
ATM - Estrutura da Rede de Comutadores
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R D Se e
Rede Virtual 1
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R D Se eInternet - Rede de Redes de Comunicação de Dados
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R D Se eArquitetura TCP/IP - Propriedades
• Requisitos básicos
• nenhuma tecnologia de rede satisfaz todas as necessidades
• novas tecnologias surgem e devem ser integradas de modo flexível
• são necessárias comunicações entre quaisquer dois pontos
• as comunicações não devem ser restringidas devido às fronteiras e limitações de redes físicas
• os serviços e aplicações devem ser independentes de detalhes tecnológicos subjacentes
• os usuários não precisam conhecer a infraestrutura de rede para utilizar os serviços e aplicações
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R D Se eArquitetura TCP/IP - Propriedades
• Conceito de Internetworking
• separar os programas aplicativos das atividades de comunicação de dados
• prover um mecanismo de entrega de pacotes desde a origem até o destino em tempo real
• realizar as transmissões de pacotes usando em cada ponto o hardware de sub-rede da maneira mais eficaz
• permitir a todas as maquinas compartilhar um conjunto universal de identificadores
• prover um conjunto de operações para estabelecer comunicações e transferir dados idependente da infraestrutura de rede
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R D Se eArquitetura TCP/IP - Propriedades
• Mecanismo básico de Internetworking
• a Arquitetura TCP/IP trata todas as redes igualmente: uma rede local, uma rede de longa distância ou uma ligação ponto-a-ponto contam como uma rede cada uma
• computadores denominados roteadores, provêem todas as interconexões entre redes físicas
• as estações emitem pacotes de dados que identificam o destino final, mas não necessariamente a rota a ser utilizada
• os roteadores tomam decisões sobre para e por onde devem enviar os pacotes de dados
• os roteadores determinam a rota dos pacotes de dados com base na rede de destino, não se interessando pelo computador de destino
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R D Se eArquitetura TCP/IP - Propriedades
roteador C
roteador B
roteador A
rede R5rede R1
rede R2
rede R3
rede R4
rede R6
rede R7
rede R8
InternetServidor
DNS
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R D Se eArquitetura TCP/IP - Propriedades
roteador C
roteador B
roteador A
rede R5rede R1
rede R2
rede R3
rede R4
rede R6
rede R7
rede R8
Rota (route)
Salto (hop)
Estação(host)
Estação (host)
Internet
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R D Se eArquitetura TCP/IP - Propriedades
FTP - 20telnet - 23SMTP - 25HTTP - 80
TCP - 6UDP - 17
FTP - 20telnet - 23
SMTP - 25HTTP - 80
TCP - 6UDP - 17
roteador C
roteador B
roteador A
rede R5rede R1
rede R2
rede R3
rede R4
rede R6
rede R7
rede R8
Internet
FTP - 20telnet - 23
SMTP - 25HTTP - 80
TCP - 6UDP - 17
FTP - 20telnet - 23
SMTP - 25HTTP - 80
TCP - 6UDP - 17
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R D Se eInternet - Denominações - Domínios
• Requisitos básicos
• nomes e endereços necessários para todos os nós de uma internet
• nomes devem representar a estrutura lógica deuma organização
• endereços devem corresponder à topologia da rede da organização
• nomes devem ser fáceis de criar e de lembrar
• o esquema de denominação deve tornar possível delegar a atribuição de nomes e endereços a alguém encarregado de parte de uma rede
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R D Se eInternet - Denominações - Domínios
• Domínios• a estrutura dos nomes na Internet é hierárquica• a Internet é dividida em partes chamadas domínios
• a atribuição de nomes dentro de um domínio é delegada ao administrador desse domínio
• o administrador pode criar sub-domínios e delegar a outros a responsabilidade de atribuir nomes em cada sub-domínio
• cada domínio recebe um rótulo• os nomes dos nós de rede são construídos pela concatenação dos rótulos da
hierarquia de domínios a que pertecem• na Internet, os nomes são organizados em uma estrutura de árvore:
• cada nó da árvore corresponde a um domínio
• os nós na raiz da árvore foram definidos pela administração da Internet
• os nomes derivados dessa árvore são camados Domain Names
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R D Se eInternet - Denominações - Domínios
div2.futebol.com.br
campinense.futebol.com.brtreze.futebol.com.br
sport.futebol.com.brnautico.futebol.com.brsanta-cruz.futebol.com.br
corinthians.futebol.com.brsao-paulo.futebol.com.brpalmeiras.futebol.com.br
atletico.futebol.com.brcruzeiro.futebol.com.bramerica.futebol.com.br
flamengo...fluminense...vasco...botafogo...
Domínio: futebol.com.br
Internet
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R D Se eInternet - Denominações - Domínios
• Relacionamento nomes-endereços
• nomes correspondem a conceitos administrativos da Internet
• correpondem a estruturas organizacionais
• têm significado para os usuários
• endereços são elementos da tecnologia da Internet
• endereços numéricos são usados para identificar as estações e rotear os dados para elas: endereços IP
• toda estação deve possuir um endereço IP para realizar comunicações
• o nome de uma estação é traduzido para seu endereço IP, consultando uma tabela de pares nome-endereço
• existe um serviço (DNS) para conversão de nomes em endereços
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R D Se eInternet - Camada de Rede - Protocolo IP
• Protocolo IP (Internet Protocol), núcleo da Arquitetura Internet• todos os outros protocolos das camadas superiores usam IP para enviar dados• protocolo sem conexão: não troca informações de controle com a estação
remota, antes de transmitir• não provê detecção de erros ou recuperação:
• entrega os dados à estação receptora• não verifica se os dados foram corretamente recebidos• confia tais funções aos protocolos das camadas superiores
• Funções do IP• passagem de dados entre as camadas de Transporte e Intra-rede• definição do formato do datagrama, a unidade básica de transmissão da Internet• definição do esquema de endereçamento Internet• roteamento de datagramas até a estação receptora remota• fragmentação e remontagem de datagramas
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R D Se eProtocolo IP - Unidade de Transmissão Datagrama
Vers. IHL Type of Serv. Total Length
Identification Flags Fragmentat. OffsetTime to Live Protocol Header Checksum
Source AddressDestination Address
Options Padding
Dados da Camada de Transporte
32 bits
Hea
der
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R D Se eProtocolo IP - Endereçamento
• Cada datagrama IP é entregue ao endereço contido no campo Destination Address
• O campo Source Address permite enviar respostas ou mensagens de controle à estação de origem
• Endereços• 32-bits, divididos em quatro grupos de 8 bits, contendo informações de
indentificação da rede e estação de destino
• dividido em uma parte rede (usada no roteamento) e uma parte estação (usada na entrega final do datagrama no destino)
• o número de bits atribuído às partes rede e estação varia segundo a classe do endereço: classes A, B, C e classe especiais D (Multicast Addresses) e E (experimental/uso futuro)
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R D Se eProtocolo IP - Endereçamento
• Endereços - Notações• Nome no domínio guarany.cpd.unb.br
• Endereço notação binária 10100100 00101001 00001100 01000001
• Endereço notação ponto 164 . 41 . 12 . 65
• Espaço de endereçamento 0.0.0.0 a 255.255.255.255, 232 números
• Endereços - Formatos• classe A0rrrrrrr eeeeeeee eeeeeeee eeeeeeee
• classe B10rrrrrr rrrrrrrr eeeeeeee eeeeeeee
• classe C110rrrrr rrrrrrrr rrrrrrrr eeeeeeee
• classe D1110mmmm mmmmmmmm mmmmmmmm mmmmmmmm
• classe E1111xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx
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R D Se eProtocolo IP - Endereçamento
• Classes de endereços IP• A: para grandes redes, endereços começam com número de 0 a 127• B: redes de tamanho médio, endereços começam com número de 128 a 191• C: pequenas redes, endereços começam com número de 192 a 223
Classe PrimeiroByte
Faixa de Endereços RedeBytes Redes
EstaçãoBytes Estações
A 0xxxxxxx 0.0.0.0 - 127.0.0.0 1 128 3 16.777.216B 10xxxxxx 128.0.0.0 - 191.255.0.0 2 16.128 2 65.536C 110xxxxx 192.0.0.0 - 223.255.255.0 3 2.097.152 1 256D/E 111xxxxx 224.0.0.0 - 255.255.255.255 - - - -
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R D Se eProtocolo IP - Endereçamento
roteador C
roteador B
roteador A
X.25
R1: 210.164.11.0210.164.11.1, 210.164.11.2,210,164.11.3, 210.164.11.4
R2: 210.164.12.0210.164.12.1,210.164.12.2,210,164.12.3,210.164.12.4,210.164.12.5
R4: 210.164.14.0210.164.14.1,210.164.14.2
R3: 210.164.13.0210.164.13.1,210.164.13.2,210,164.13.3,210.164.13.4
R5: 210.164.15.0210.164.15.1,210.164.15.2,outros dinâmicos
R7: 210.164.17.0210.164.17.1,210.164.17.2,210,164.17.3,210.164.17.4
R6: 210.164.16.0210.164.16.1,210.164.16.2,210,164.16.3 R8: 210.164.18.0
210.164.18.1,210.164.18.2,
Internet
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R D Se eProtocolo IP - Roteamento
• Entrega do datagrama• se o Destination Address é o endereço de uma estação numa rede diretamente
conectada ao emissor, o datagrama é entregue diretamente• na estação destino, os dados são entreguas ao software do protocolo de
transporte identificado na mensagem• se o Destination Address não está na rede diretamente conectada, então o
datagrama é passado para um roteador para que este faça a entrega• Roteamento
• só é possível entregar datagramas a dispositivos na mesma rede física• rotedores são dispositivos que comutam os datagramas entre diferentes redes
físicas• o roteamento é o processo de escolha do roteador a ser utilizado para entregar
um datagrama• IP toma a decisão de roteamento para cada datagrama individualmente• as estações (end systems) processam os dados nas quatro camadas de
protocolo, os roteadores (intermediate systems) processam somente até a Camada Internet
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R D Se eProtocolo IP - Roteamento - Vector Distance
• Tabelas de roteamento (inicialização)Roteador ADestino Roteador Interface Saltos210.164.11.0 direto 1 0210.164.12.0 direto 2 0210.164.13.0 direto 3 0210.164.14.0 direto 4 0default (Roteador Internet) 5 0
Roteador BDestino Roteador Interface Saltos210.164.14.0 direto 1 0210.164.15.0 direto 2 0210.164.18.0 direto 3 0default 210.164.14.1 1 0
Roteador CDestino Roteador Interface Saltos210.164.16.0 direto 1 0210.164.17.0 direto 2 0210.164.18.0 direto 3 0default 210.164.18.1 3 0
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R D Se eProtocolo IP - Roteamento - Vector Distance
• Tabelas de roteamento (1a. troca de informações de roteamento)
Roteador ADestino Roteador Interface Saltos210.164.11.0 direto 1 0210.164.12.0 direto 2 0210.164.13.0 direto 3 0210.164.14.0 direto 4 0210.164.15.0 210.164.14.2 4 1210.164.18.0 210.164.14.2 4 1default (Roteador Internet) 5 0
Roteador BDestino Roteador Interface Saltos210.164.14.0 direto 1 0210.164.15.0 direto 2 0210.164.18.0 direto 3 0210.164.11.0 210.164.14.1 1 1210.164.12.0 210.164.14.1 1 1210.164.13.0 210.164.14.1 1 1210.164.16.0 210.164.18.2 3 1210.164.17.0 210.164.18.2 3 1default 210.164.14.1 1 0
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R D Se eInternet - Camada de Transporte
• os protocolos desta camada proveêm o transporte dos dados de estação a estação, ou fim-a-fim
• principais protocolos
• UDP (User Datagram Protocol): provê um serviço de entrega de datagramas do usuário, sem conexão e com baixa sobrecarga de processamento
• TCP (Transmission Control Protocol): provê um serviço de entrega de dados confiável, com conexão e com detecção e correção de erros fim-a-fim
• TCP e UDP passam os dados entre a Camada Aplicação e a Camada Internet
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R D Se eInternet - Camada de Transporte - Protocolo UDP
• UDP fornece às aplicações acesso direto a um serviço de entrega dedatagramas
• com UDP, as mensagens passam pela rede com um mínimo de sobrecarga de protocolo
• não integra nenhuma técnica para verificar se os dados chegam corretamente ao ponto de destino
• para entregar os dados à aplicação correta, UDP utiliza dois campos de 16-bits do header: Source Port e Destination Port
• utilização do UDP• quando a quantidade de dados a transmitir é pequena: é melhor retransmitir os
dados do que se sobrecarregar com o estabeleciimento de conexões e controle fim-a-fim
• quando a própria aplicação tem seus mecanismos de controle fim-a-fim
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R D Se eProtocolo UDP - Formato das Mensagens
Length ChecksumSource Port Destination Port
Dados da Camada de Aplicação
32 bits
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R D Se eProtocolo UDP - Portas
• uma estação participa de muitas comunicações simultâneas• para entregar os datagramas UDP à aplicação correta, é necessário atribuir
um identificador (porta) de 16 bits a cada aplicação• números de porta de 0 a 1023 são reservados para serviços padrão da
Internet (well-known ports)ServiçoPorta Descriçãoecho 7 ecoa o datagrama UDP de volta para a origemdiscard 9 descarta o datagrama UDPdaytime 13 fornece a hora legívelquote 17 retorna a “máxima do dia”chargen 19 gera datagrama contendo de 0 a 512 caracteresnameserver 53 DNS, converte nomes em endereços IP, etcbootps 67 porta de servidor para pegar configuraçõesbootpc 68 porta de cliente para receber configuraçãoTPTF 69 transferência de arquivos trivialRPC (Sun) 111 chamada de procedimentos remotos da SunNTP 123 protocolo de relógio da redeSNMP 161/162 protocolo de gerência de rede
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R D Se eInternet - Camada de Transporte - Protocolo TCP
• protocolo confiável para envio contínuo de uma corrente de dados (bytestream) entre aplicações• mecanismo para reenviar os dados até ouvir do sistema remoto que os memos
chegaram corretamente• a unidade de transmissão, chamada segmento, contém um campo Checksum para
verificação de correção dos dados na recepção• se um segmento é recebido sem estragos, o receptor envia um reconhecimento
positivo (ACK) para o ponto de origem• se um segmento está estragado, o receptor o descarta• após uma temporização, o transmissor reenvia todos os segmentos para os quais não
chegaram os reconhecimento positivos• o canal entre as aplicações é bidirecional simultâneo, havendo portanto uma
segunda corrente de dados da aplicação remota para a local• protocolo com conexão e controle de fluxo
• informações de controle são trocadas fim-a-fim para estabelecimento de um diálogo, antes da transmissão efetiva de dados (three-way handshake)
• durante a troca de dados, o TCP ajusta dinâmicamente a quantidade de informação a ser trasmitida (sliding window)
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R D Se eProtocolo TCP - Formato dos Segmentos
FlagsOffsetChecksum
Source Port Destination Port
Options Padding
Dados da Camada de Aplicação
32 bits
Hea
der
ReservedUrgent Pointer
WindowAcknowledgement Number
Sequence Number
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R D Se eTCP - Conexão/Desconexão - Three-way Handshake
closed
TCP TCPAplicação Cliente Aplicação Servidor
passive openactive open SYN, seq = 100
SYN/ACK, seq = 700, ack = 101
ACK, seq = 101, ack = 701connection open connection open
Transferência de dados bidirecionalc-s: 300 bytes, s-c: 200 bytes
connection close
close from remote
FIN, seq = 901, ack = 401
ACK, seq = 401, ack = 902
FIN, seq = 401, ack = 902connection close
ACK, seq = 902, ack = 402
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R D Se eTCP - Corrente de Dados Bidirecional
closed
TCP TCPAplicação Cliente Aplicação Servidor
data(100 bytes)data(100 bytes) DATA, seq = 101, ack = 701
ACK, seq = 700, ack = 201
DATA, seq = 701, ack = 201data(100 bytes)
connection close
close from remote
FIN, seq = 901, ack = 401
ACK, seq = 401, ack = 902
FIN, seq = 401, ack = 902connection close
ACK, seq = 902, ack = 402
data(100 bytes)
data(200 bytes) DATA, seq = 201, ack = 801
DATA, seq = 301, ack = 801 data(200 bytes)
data(100 bytes)DATA, seq = 801, ack = 401
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R D Se eTCP - Controle de Fluxo - Janela de Recepção
janela de recepção
100 200 300700 701 1000
XXXXXXXXXX700 701 1000
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX700 701 1000
900 901 1200
janela de recepção
janela de recepção
janela de recep.
800
900
conexão, ACK, win = 300
recepção 100 bytes, ACK, win = 200
recepção 100 bytes
a aplicação copia os dados,a janela corre para a direita(sliding window)
ACK, win = 300
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R D Se eTCP - Controle de Fluxo - Janela de Emissão
janela de emissão
100 200 300700 701 1000
XXXXXXXXXX700 701 1000
XXXXXXXXXX1000
900 901 1200
janela de emissão
janela de emissão
janela de emiss.
800
900
conexão, recebe ACK, win = 300
emite 100 bytes
emite 100 bytes
atualiza a janela(sliding window)
recebe ACK, win = 200
recebe ACK, win = 300
sem ACK
sem ACK
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R D Se eProtocolo TCP - Multiplexação
• Protocolos da camada transportam dados para diferentes aplicações• Campos Source Port e Destination Port permitem identificar
respectivamente a aplicação que enviou os dados e aquela que deverecebê-los
• Portas das aplicações, ou serviços Internet, conhecidas amplamente (well-known ports)• abaixo de 256: serviços tradicionais da Internet• de 256 a 1024: serviços ligados ao sistema operacional UNIX• 7/tcp e 7/udp: echo• 20/tcp e 21/tcp: respectivamente dados e controle FTP• 23/tcp: telnet• 25/tcp: SMTP• 37/tcp e 37/udp: time• 53/tcp e 53/udp: domain name server
• Portas acima de 1024 são atribuídas dinamicamente no momento de estabelecer comunicações
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R D Se eConclusão - Redes do Presente
• Várias alternativas tecnológicas
• Várias soluções físicas: meios e topologias
• Várias aplicações e modos de utilização• tolerância a erros, perdas e atraso
• necessidade de relacionamento de tempo
• necessidade de conexão
• Projetos de Redes• Levantamento de necessidades da empresa usuária e dos usuários
• Definição de uma arquitetura global
• Estudo da rede física e das soluções de mercado (serviços e produtos)
• Estudo dos custos e das restrições de implantação
• Definição da arquitetura de gerência e segurança
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R D Se eConclusão - Redes do futuro
• Integração de Voz, Dados e Imagem
• convergência para redes de comutadores óticos
• sinalização distribuída e serviços de rede inteligente
• serviços múltiplos
• com e sem conexão
• modo circuito e modo pacote
• acesso com várias interfaces a partir de qualquer lugar
• suporte operacional e gerencial integrados
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R D Se eFontes
• A.S.Tanembaum. Computer Networks. Prentice-Hall. 1996.
• ISO. ISO 7498. Information Processing Systems - Open Systems Interconnection - Basic Reference Model. ISO. 1984.
• J.G.Nellist. Understanding Telecommunications and Lightwave Systems. IEEE Press. 1992
• S.Feit. TCP/IP Architecture, Protocols and Implementation. McGraw-Hill. 1993.
• W.Stallings. Data and Computer Communications. Prentice-Hall. 1997.
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