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FRCFUNDAMENTOS DE REDES E CABEAMENTOAutores: Andr O. Braga

Fbio C. Xavier

Apostila de Teoria

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1 Edio Novembro de 2007Copyright Faculdade IBTA

Revises: em Abril de 2008 por Luiz Henrique Ferreira.

Nota:

Material didtico desenvolvido pela Faculdade IBTApara o curso de Sistemas de Transporte deInformao.Este material pode ser reproduzido em quaisquerquantidades pelos SENAI-DR do Acre, Alagoas,Bahia, Cear, Distrito Federal, Maranho, Paraba,Piau, Rondnia e Tocantins.

Copyright Faculdade IBTA3

STIFundamentos de Redes eCabeamentoMdulo 1

ndice

1. Introduo ................................................................................................................................. 1

1.1. Histrico das Redes de Computadores .............................................................................. 11.2. A Internet no Brasil .............................................................................................................. 31.3. Cronologia ........................................................................................................................... 3

2. As Redes de Comunicaes ................................................................................................... 5

2.1. Classificao das Redes ..................................................................................................... 62.1.1. Tecnologia de Transmisso ..................................................................................... 62.1.2. Abrangncia Geogrfica das Redes ........................................................................ 82.1.3. Importncia dos Computadores ............................................................................. 15

2.2. Topologia de Rede ............................................................................................................ 192.2.1. Linhas de Comunicao ......................................................................................... 192.2.2. Redes Geograficamente Distribudas (WAN) ......................................................... 202.2.3. Redes Locais e Metropolitanas (LAN e MAN) ........................................................ 23

3. Modelo Geral de Comunicao ............................................................................................. 27

3.1. Termos para Comunicao entre Computadores ............................................................. 273.1.1. Origem e Destino ................................................................................................... 283.1.2. Pacotes de Dados .................................................................................................. 283.1.3. Meios Fsicos ......................................................................................................... 293.1.4. Protocolo ................................................................................................................ 29

4. Modelo de Referncia ............................................................................................................ 30

4.1. Modelo de Referncia OSI ................................................................................................ 304.1.1. As Camadas do Modelo OSI .................................................................................. 314.1.2. Camada 7 - Aplicao ............................................................................................ 334.1.3. Camada 6 - Apresentao ..................................................................................... 334.1.4. Camada 5 - Sesso ................................................................................................ 334.1.5. Camada 4 - Transporte .......................................................................................... 334.1.6. Camada 3 - Rede ................................................................................................... 344.1.7. Camada 2 - Enlace ................................................................................................. 344.1.8. Camada 1 - Fsica .................................................................................................. 354.1.9. Protocol Data Unit .................................................................................................. 35

4.2. Modelo TCP / IP ................................................................................................................ 364.3. Comparao entre o Modelo OSI e o Modelo TCP / IP .................................................... 36

5. Exemplos de Redes ............................................................................................................... 37

5.1. Novell Netware .................................................................................................................. 375.2. ARPANET ......................................................................................................................... 385.3. Internet .............................................................................................................................. 39

6. Padronizao de Rede ........................................................................................................... 40

6.1. Objetivo ............................................................................................................................. 406.2. Breve Histrico da Padronizao ...................................................................................... 406.3. Padres e rgos de Telecomunicao ........................................................................... 406.4. Padres e rgos Internacionais ...................................................................................... 416.5. Padres e rgos na Internet ........................................................................................... 42

7. Camada Fsica ........................................................................................................................ 42

7.1. Base Terica da Comunicao de Dados ......................................................................... 427.1.1. Largura de Banda ................................................................................................. 427.1.2. Banda Base e Banda Larga ................................................................................... 43

7.2. Meios de Tranmisso .........................................................................................................437.2.1. Meio Magntico .......................................................................................................447.2.2. Par tranado ............................................................................................................447.2.3. Coaxial de Banda Bsica e Larga ...........................................................................487.2.4. Fibra ptica .............................................................................................................507.2.5. Transmisso sem fio ...............................................................................................55

8. Hardware de Rede da Camada 1 ............................................................................................59

8.1. Repetidores ........................................................................................................................598.2. Hubs ...................................................................................................................................608.3. Hardwares de Conexo .....................................................................................................61

9. Cabeamento Estruturado ........................................................................................................63

9.1. Normas e Recomendaes de cabeamento para dados ...................................................659.2. ANSI/EIA/TIA 568-A Commercial Building Telecommunications Cabling Standard ..........66

9.2.1. Instalaes de Entrada (EF - Entrance Facilities) .................................................. 689.2.2. rea de Trabalho (Work rea) ................................................................................689.2.3. Cabeamento Horizontal ...........................................................................................689.2.4. Sala de Equipamentos ............................................................................................709.2.5. Armrios de Telecomunicaes ..............................................................................709.2.6. Cabeamento vertical (ou de backbone) ..................................................................719.2.7. Interconexo de vrios edifcios ..............................................................................71



9.2.8. Equipamentos de conexo ......................................................................................729.3. ANSI/EIA/TIA-569-A Commercial Building Standard for Telecommunications

Pathways and Spaces..........................................................................................................839.4. ANSI/EIA/TIA-607 Commercial Building Grounding and Bonding Requirements for

Telecommunications ...........................................................................................................849.5. Elementos de Projeto .........................................................................................................85

9.5.1. Requisitos das Aplicaes ......................................................................................859.5.2. Redes de Voz ..........................................................................................................85

9.6. Prdios Inteligentes ............................................................................................................859.7. Procedimentos de Testes ..................................................................................................86

9.7.1. Ferramentas de teste ..............................................................................................879.8. Procedimentos para administrao do cabeamento ..........................................................88

9.8.1. Cdigos de identificao .........................................................................................889.8.2. Documentao do Cabeamento ..............................................................................89

Leitura Complementar .................................................................................................................91

Referncias Bibliogrficas ..........................................................................................................96



1. Introduo

1.1. Histrico das Redes de Computadores

A histria das redes de computadores deve ser acompanhada a partir da histria dos prprioscomputadores. O primeiro computador eletrnico que surgiu funcionava a vlvula e foi criado em1939 por John Atanasoft. Ele era capaz de realizar somas com nmeros de at 16 Bits. Veja suaimagem na figura 1.

Figura 1. Primeiro computador eletrnico

Em 1941, Konrad Zuse conclui o projeto Z3 trata-se do primeiro computador automtico comsistema binrio e que efetuava operaes aritmticas de vrgula flutuante. Alguns anos mais tarde,em 1945, construdo talvez o maior computador de todos os tempos, o ENIAC. Ele pesava 35toneladas e media 2 metros de altura por 33 de comprimento. Alm disso, possua 18000 vlvulas epodia processar 100 mil clculos em um segundo. Veja a figura 2.



Figura 2. ENIAC

Nesses primeiros computadores todo o processamento era centralizado. Cada usurio alimentava ocomputador atravs de fitas magnticas ou cartes perfurados. As empresas tinham geralmenteapenas um computador central e de grande porte, o chamado mainframe. Os dados eram inseridossomente por tcnicos. Tal sistema considerado de processamento local, pois tudo armazenado eprocessado em um nico computador.No entanto, a necessidade de inserir dados no mainframe de forma remota passou a ser evidente.Em 1958 foi criado o modem, possibilitando utilizar a linha telefnica para enviar dados aomainframe. Os dados passaram a ser inseridos e visualizados atravs de terminais burros (outerminais interativos), mas todo o processamento ainda era realizado pelo mainframe. Tal sistematambm considerado de processamento local. Esse conceito de mainframe, que surgiu com foraa partir dos anos 1960, quando a IBM lanou o IBM 700, passou a permitir conexes via linhatelefnica, o que possibilitou interligar esses grandes equipamentos. Assim, por diversos motivostecnolgicos e geopolticos, comearam a surgir as primeiras redes de computadores, como aARPANET.Os computadores continuaram a evoluir, enquanto seu tamanho diminua. Isso possibilitou aproduo em larga escala e, posteriormente, a popularizao dos PCs (Personal Computer). Asempresas comearam a adquirir os PCs para seus funcionrios trabalharem. Desse modo, cadafuncionrio possua seu terminal processado para a realizao dos trabalhos. Mas a troca de dadosentre eles era necessria, e isso era feito de forma bastante prtica: quando um funcionrio queriamostrar um arquivo ao colega, ele o gravava em um disquete e o levava para seu destino, ousimplesmente chamava o colega a fim de que pudesse ver o arquivo em seu prprio terminal. Paraimprimir o arquivo, o processo era semelhante. Todos deviam copi-lo em uma mdia e lev-la at oterminal de impresso. Essa parece ser uma tarefa simples, mas imagine funcionrios produzindo,durante todo o dia, material que deveria ser analisado por uma ou vrias pessoas. Alm disso, essematerial deveria ser impresso. E quando o arquivo no cabia em um disquete? Era necessria umatroca de dados de forma mais efetiva. Assim as redes comearam a surgir dentro dos departamentos(o que deu origem s LANs) e, em seguida, difundiram-se dentro de toda a empresa (interligando osdiversos departamentos e criando LANs maiores). Por ltimo, comearam a interligar as redes dediferentes prdios de uma mesma corporao (dando origem s WANs).



1.2. A Internet no Brasil

No Brasil, a Internet teve incio com a conexo de instituies acadmicas, tais como Fapesp, USP,Unicamp, PUC-Rio, UFRJ e outras. Isso ocorreu no ano de 1989. Foram formados dois backbonesregionais: a RedeRio e a ANSP (An Academic Network at So Paulo), interligando as principaisinstituies dos estados do Rio de Janeiro e de So Paulo. Posteriormente, foi criada a RNP (RedeNacional de Pesquisa), com o objetivo de formar um backbone nacional de acesso Internet, aomesmo tempo em que estimulava a formao de redes regionais como a Rede Minas, Rede Tch eoutras. Em 1995 foi liberado o trfego comercial em escala mundial. A Embratel foi responsvel pormontar e operar o backbone comercial do Brasil. O fornecimento de servios IP no foi consideradomonoplio da Telebrs, o que permitiu o surgimento de provedores de acesso Internet.Atualmente, o backbone da Internet em nosso pas formado por diversos backbones nacionaisinterligados entre si, como a RNP, a Embratel e de outras empresas como IBM, Unisys, GlobalOne eoutros provedores. O Comit Gestor da Internet Brasil (CGIB) o responsvel pela determinao deregras e polticas para a poro brasileira da Internet, ao passo que a Fapesp responsvel peloregistro de nomes de domnio .br.

1.3. Cronologia

Vejamos agora uma cronologia resumida do desenvolvimento da tecnologia, que vem desde o inciodo sculo passado at os dias de hoje: Antes de 1900 Comunicao a longa distncia atravs de cavaleiros, mensageiros, sinais de

fumaa, pombo-correio e telgrafos, eltricos e pticos. Dcada de 1890 Graham Bell inventa o telefone, e o servio telefnico espalha-se rapida-

mente.

1901 Primeira transmisso transatlntica sem fio de Guglielmo Marconi. Dcada de 1920 Surgimento do rdio AM (modulao por amplitude). 1939 Surgimento do rdio FM (modulao por freqncia). Dcada de 1940 Segunda Guerra Mundial estimula o aprimoramento do rdio e das

microondas. 1947 Inveno do transistor. 1948 Claude Shannon publica Uma teoria da comunicao eletrnica. Dcada de 1950 Inveno dos circuitos integrados. Dcada de 1960 Surgimento dos computadores mainframe. 1962 Desenvolvimento das redes baseadas em comutao de pacotes. 1969 A Arpanet implantada em algumas instituies de ensino. 1972 Ray Tomlinson cria um programa de correio eletrnico. Dcada de 1970 Uso intenso dos CIs (circuitos integrados), e com isso, o advento dos

computadores pessoais, ou personal computers (PC). 1973 Comeam os primeiros trabalhos do que viria a se tornar modelo TCP/IP.



1981 O termo Internet atribudo a um conjunto de redes conectadas. Dcada de 1980 Uso disseminado de computadores pessoais e minicomputadores basea- dos

no Unix. 1982 A ISO lana o modelo e os protocolos OSI; os protocolos desaparecem, mas o modelo

exerce grande influncia. 1984 Introduo do DNS (Domain Name Service) 1984 Comea o desenvolvimento de gateways e roteadores. 1991 Tim Berners-Lee desenvolve o cdigo para a WWW (World Wide Web). 1993 lanado o primeiro navegador, o Mosaic. 1994 Lanado o Netscape Navigator. 1999 Grandes corporaes buscam a convergncia entre voz, vdeo e dados.



2. As Redes de Comunicaes

O que rede? O termo rede tem um sentido amplo. Vejamos a figura 3:

Figura 3. Exemplos de tipos de redes

Rede um conjunto de emissores e receptores que se comunicam diretamente ou indiretamente,com o objetivo de trocar informaes ou compartilhar recursos.Note que cada tipo de rede est ligado a um grupo maior que, por sua vez, est ligado ao baloexemplos de redes. O prprio desenho nos passa a idia de uma rede, onde existem vrioselementos que diretamente ou indiretamente possuem uma ligao. Mas o importante saber quecada tipo de rede possui seus elementos particulares. Veja a tabela 1:



Serviopostal

Internet

Telefone

Serviospblicos

Biolgico

Famlia

Social

Cidades

Sistemarodovirio

LANs/WANs

Verificaode crdito

TransporteSistema detransporte

areo

TV/Rdio

PagerCelular

Comunicaes

gua doce

Esgoto

Exemplosde redes

Grade deenergia

Neurolgico

Ecossistemas

Transporteaqutico

Amigos

Tipo de Rede Fluxo(mensagens)

Variaes do fluxo Regras Meios decomunicao

gua gua Quente, fria, potvel Abrir e fechartorneiras

Canos

Rodovia Veculos Carros, motos, bicicletas Leis de trnsito Estradas e rodovias

Postal Cartas Escritas, telegrafadas Postagem de selose CEP

Caixas postais

Telefone Informaes Idiomas Regras de cortesia Cabos do sistema

Tabela 1. As redes e seus elementos

Para ns, as redes mais importantes so as que esto ligadas ao grupo comunicaes, emespecial as LANs e as WANs.

2.1. Classificao das Redes

As redes podem ser classificadas de acordo com sua tecnologia de transmisso, abrangnciageogrfica e importncia dos computadores. Prepare-se para mergulhar no mundo das redes!

Tecnologia de transmisso (topologia lgica) - Difuso- Ponto a ponto

Abrangncia geogrfica - LAN- MAN- WAN

Importncia dos computadores - Cliente-servidor- Par-a-par

Topologia de rede (topologia fsica)

2.1.1. Tecnologia de Transmisso

O termo tecnologia de transmisso pode ser entendido tambm como acesso ao meio ou aindacomo topologia lgica, pois descreve como os computadores iro utilizar o meio fsico. Imagine quese o diretor de uma escola precisa falar com um aluno, ele pode entrar em contato de vriasmaneiras. Poderia enviar uma carta ao aluno ou telefonar para sua casa, ou ainda entrar na sala deaula e cham-lo. E qual dessas maneiras seria a melhor? Isso ir depender do tipo de servio que odiretor deseja. Se for um assunto confidencial, ele nunca entraria na sala de aula para chamar oaluno. Por outro lado, se fosse um assunto urgente, ele no hesitaria em entrar e adverti-lo. Emredes tudo muito parecido. Mas trataremos de apenas duas maneiras para falar com o aluno, oumelhor, de transmitir os dados (ou, como foi dito anteriormente, de acessar o meio).



Difuso

As redes de difuso tm apenas um canal de comunicao, compartilhado por muitas mquinas. Asmensagens (pacotes) enviadas por uma das mquinas so recebidas por todas as outras. comose o diretor entrasse na sala de aula e chamasse um determinado aluno. Todos escutariam, masapenas um atenderia ao chamado. Nas redes de computadores que trabalham por difuso utiliza-seum endereo para que se possa dar esse carter nico ao computador. Portanto, um campo deendereo dentro do pacote especifica seu destinatrio. Quando uma mquina recebe o pacote, elaanalisa o campo endereo e, se for o seu endereo, o pacote processado; caso contrrio, o pacoteser ignorado.Existem dois tipos de redes por difuso: as determinsticas e as no-determinsticas. Asdeterminsticas so redes onde cada computador tem seu momento para enviar um pacote. Se eledeseja enviar, deve esperar sua vez. Caso chegue sua vez, mas o computador no quer enviarnada, ele apenas passa a vez para o prximo.Nas no-determinsticas, cada computador, antes de utilizar a rede, verifica se no h algum outrodispositivo utilizando-a. Pode-se comparar esse processo ao que ocorre numa sala de aula, quandoo professor coloca uma dvida para ser resolvida pelos alunos. Se algum souber a resposta, irresponder, desde que no haja outra pessoa falando. Esse processo inconsciente, mas nuncafalamos quando outro j est falando (ou ao menos no deveramos), pois ningum entenderianenhum dos dois. Nas redes de computadores tambm possvel que dois equipamentos tentemcomunicar-se ao mesmo tempo, o que gera um conflito de informaes, denominado,especificamente nesse caso, coliso de pacotes.De um modo geral, os sistemas de difuso tambm oferecem a possibilidade de endereamento deum pacote a todos da rede, por meio de um cdigo especial no campo endereo. como se aquelemesmo diretor chegasse na sala e dissesse: Classe, hoje sairemos 15 minutos mais cedo!. Essa uma informao que vale para todos. Quando um pacote com esse cdigo transmitido, ele recebido e processado por todas as mquinas da rede. Tal modo de transmisso chamado debroadcasting. Existem outros cdigos que podem ser utilizados no endereo e que transmitem paraapenas um subconjunto de mquinas da rede. o modo conhecido como multicasting. Quandoenviamos uma informao para um nico destino, temos um unicast.As redes que costumam utilizar esse modo de transmisso so as LANs. Uma tecnologia que utilizao modo determinstico a Token Ring. Tambm podemos chamar esse modo de passagem detoken. J uma tecnologia que utiliza o mtodo no-determinstico a Ethernet. Esse mtodo conhecido como broadcast (broadcast significa mandar uma informao para todos os hosts deuma LAN). Como na transmisso no-determinstica todos recebem os sinais de uma transmisso,esse mtodo tambm passou a ser conhecido como broadcast.Nas redes Ethernet, esse mtodo garantido pelo protocolo CSMA/CD. Tal protocolo dividido emduas partes, como possvel verificar no prprio nome, separado por uma barra. A primeira parte(CSMA Carrier Sense Mutiple Access) preocupa-se em verificar quando o meio fsico no estsendo usado para que possa enviar os dados. Dessa forma, evita-se a coliso, algo inerente aosistema no-determinstico. Mesmo assim, isso no garante que a coliso ser evitada . Doisequipamentos de uma mesma LAN poderiam, ao mesmo tempo, ou com pequenas diferenas emmicrosegundos, verificar com o CSMA que a rede no est sendo usada e decidir transmitir, o quecausaria uma coliso. Portanto, para esse caso (a existncia de coliso) existe a segunda parte doprotocolo (CD Collision Detect). Essa rotina detecta uma coliso e toma uma providncia. Emtodos os hosts envolvidos na coliso determinado um tempo aleatrio (chamado de backoff parauma nova tentativa de retransmisso). Dificilmente esse nmero ser igual em dois equipamentos e,de forma aleatria, algum deles tentar retransmitir antes do outro, para evitar uma nova coliso.



O protocolo CSMA/CD consegue, assim, tornar vivel a transmisso de dados num meio que emprincpio parece catico e indesejvel para transmisso.

Ponto-a-ponto

As redes ponto-a-ponto consistem em muitas conexes entre pares individuais de mquinas. Para irda origem ao destino, talvez um pacote tenha que passar por uma ou mais mquinas intermedirias,mas nunca vrias mquinas recebero esse pacote. como uma carta que o diretor decidiu enviarpara o aluno, ou seja, ele pretendia que somente este tivesse acesso s informaes. Mas, paraisso, a carta teve que passar por um complexo sistema postal, no qual o correio se responsabilizoupela entrega. Para o carteiro, no importa o contedo da carta, interessa apenas o endereo dedestino. Um outro exemplo de comunicao ponto-a-ponto uma conversa telefnica, em quesomente duas pessoas esto envolvidas (desconsiderando as possibilidades de conferncia natelefonia). Como em geral existem diferentes caminhos para atingir um mesmo destino, osequipamentos intermedirios devem ter a capacidade de decidir por qual caminho um determinadopacote dever passar. As comunicaes na Internet so feitas por ponto-a-ponto. Elas garantem aum grupo de usurios com o mesmo programa acessar arquivos instalados no disco rgido de outros. o princpio utilizado pelo Napster e outros programas similares.

2.1.2. Abrangncia Geogrfica das Redes

LAN (Local Area Network)

Quando temos uma rede de computadores onde a extenso mxima de seus pontos mais distantesno ultrapassa um valor de aproximadamente 1 quilmetro, podemos cham-la de Rede de reaLocal, ou no ingls, Local Area Network (LAN).Suas principais caractersticas so operar em uma rea geograficamente limitada e interconectarfisicamente dispositivos adjacentes a uma velocidade alta.Exemplos de tecnologias utilizadas em redes locais so: Ethernet, Token Ring e FDDI.Veja na figura 4 alguns dispositivos utilizados nas LANs.

Figura 4. Elementos utilizados nas LANs

As LANs trabalham com difuso, no que diz respeito tecnologia de transmisso, e possuem duasmaneiras de difuso: determinstica e no-determinstica. A Ethernet (IEEE 802.3) uma tecnologiade LAN que utiliza o mtodo no-determinstico ou broadcast, como tambm pode ser chamado.Exemplo na figura 5.



Roteador

Switch Ethernet

Bridge

Hub

Figura 5. Rede no-determinstica

J as outras tecnologias mencionadas, como Token Ring (IEEE 802.5) e FDDI, utilizam o mtododeterminstico, ou passagem de token. Veja a figura 6.

Figura 6. Rede determinstica

As velocidades das LANs so geralmente altas, mas podem variar desde 4Mbps at 1GMbps. Asredes Token Ring podem transmitir em 4Mbps ou 16Mbps. As redes Ethernet (existemaproximadamente 18 tipos de Ethernet) podem variar de 10 at 1Gbps.

WLAN (Wireless Area Network)

Uma WLAN uma variao das redes locais (LAN) que no utiliza cabos para transferir dados, massim uma onda de rdio de alta freqncia. uma tecnologia recente e um sistema de transfernciade dados flexvel, que traz inmeras vantagens, tais como:Acesso rede facilitado, em toda a rea abrangida, para diferentes fins, como o acesso Internet.Liberdade de deslocamento, sem perder a conexo.Configurao rpida e simples, sem necessidade de instalar cabos.



Pacote de dados

Host C

Host A Host B

Host D

A B C D

Flexibilidade de instalao, podendo ser instalada em locais de difcil acesso ou que no permitama passagem de cabos. Deve-se lembrar tambm a facilidade para aquelas redes queconstantemente so modificadas e/ou remanejadas.Reduo do custo, pois dispensam cabeamento. Nesse caso, a economia ainda maior paraambientes com freqentes remanejamentos de funcionrios e de seus respectivos hosts (pontos) detrabalho.Crescimento facilitado, porque a expanso e a reconfigurao no apresentam complicaes e,para adicionar novos pontos, basta instalar o adaptador de WLAN.Interoperabilidade. Desde que desenvolvidas a partir do mesmo padro de modulao, no hincompatibilidade entre equipamentos de diferentes marcas.O IEEE 802.11b define a operao de WLAN, como sistema DSSS (Direct Sequence SpreadSpectrum), FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) ou ainda Infrared de 2,4 GHz e at 11Mbps, mas existem redes que chegam a 155Mbps.Apesar de primeira vista parecerem vulnerveis a ataques e acessos indevidos a informaesconfidenciais, as WLANs so bastante seguras. Costuma-se at verificar mais segurana em redessem fio do que as com fio. Elas usam uma tecnologia chamada DSSS (Direct Sequence SpreadSpectrum), que resiste bem a falhas, congestionamentos e interferncias. E todos os usurios semfio devem ser reconhecidos por um sistema de identificao que impede o acesso de usurios noautorizados.Para os usurios com informaes altamente confidenciais, pode-se ativar uma privacidadeequivalente das redes com fios. Essa tcnica chama-se WEP (Wired Equivalent Privacy). Elaaplica uma avanada criptografia aos dados e analisa-os com uma chave de segurana eletrnica. Opadro da IEEE 802.11b usa criptografia de 40 e de 128 bits, alm da autenticao do usurio, paraproporcionar segurana rede. Torna-se quase impossvel o acesso s informaes pelo mtodo desniffer. Esse tipo de rede pode facilmente se comunicar em uma LAN convencional (com fio atravsde um dispositivo chamado ponto de acesso ou access point). Veja a figura 7.



Figura 7. Interligao de duas WLANs, atravs de uma LAN convencional

H um protocolo em desenvolvimento chamado de IAPP (Inter-Access Point Protocol), que estsendo desenvolvido para definir como os pontos de acesso se comunicaro com a rede LANconvencional, j que precisam controlar o acesso da rede a partir do recebimento de dados de vriosns mveis.

WAN (Wide Area Network)

Uma rede de computadores que ultrapassa a distncia mdia de 1 quilmetro chamada de Redede Longa Distncia, ou no ingls, Wide Area Network (WAN). Entre suas caractersticas principaispode-se destacar o fato de operar em uma rea geograficamente extensa e interconectardispositivos distantes, a uma baixa velocidade.Por questes de evoluo, as WANs possuem uma velocidade de comunicao baixa, mas isso estmudando, j que so bastante utilizadas e novas tecnologias esto sendo criadas.Por falar em tecnologia, podemos citar como exemplo algumas utilizadas na WAN: Frame-Relay,ISDN, X.25, ATM, ADSL, etc.Veja na figura 8 alguns dispositivos utilizados nas WANs.



ACCESSPOINT

ACCESSPOINT

ETHERNET

Figura 8. Elementos utilizados nas WANs

Os hosts so conectados em LANs que, por sua vez, esto conectadas em WANs. Nas WANsexistem dois componentes principais: as linhas de transmisso e os elementos de comutao.As linhas de transmisso podem tambm ser chamadas de circuitos, canais ou links, e so ocaminho para a passagem dos dados.Os elementos de comutao so computadores especializados usados para conectar duas ou maislinhas de comunicao. Quando os dados chegam a uma linha de entrada, o elemento decomutao deve escolher uma linha de sada e encaminh-la. No existe uma terminologiaespecfica para identificar esses computadores. So chamados de ns de comutao de pacotes,sistemas intermedirios e de centrais de comutao de dados. Mas chamaremos essescomputadores de roteadores. Na figura 9, os hosts esto conectados a uma LAN que, por sua vez,est conectada a uma WAN. O conjunto de linhas de comunicao e roteadores (sem os hosts)forma a WAN. Essa representao est contida em uma nuvem. O smbolo de nuvem representa umconjunto de equipamentos, cuja topologia no se conhece ou no se deseja conhecer por inteiro. Emmuitos casos a internet representada em uma topologia com esse smbolo.

Figura 9. WAN interligando duas LANs geograficamente distantes

Na maioria das WANs, a rede contm numerosos cabos ou linhas telefnicas (a nuvem, figura 9),todos conectados a um par de roteadores. No entanto, se dois roteadores que no compartilhassemo mesmo cabo desejassem se comunicar, eles s poderiam faz-lo atravs de outros roteadores.Quando um pacote enviado de um roteador para outro, atravs de um ou mais roteadoresintermedirios, recebido integralmente em cada um dos roteadores intermedirios, onde ficaarmazenado at a linha de sada solicitada ser liberada, para ento ser encaminhado.A tecnologia de transmisso utilizada a ponto-a-ponto, e pode ser comutada por pacote, circuito ouclula (veja o item Abordagem sobre a comunicao de rede).



Hosts LAN

LAN

Host

WAN

Roteador

Servidor deComunicaes

Modem CSU/DSUTA/NT1

Switch ATM

Switch WAN

MAN (Metropolitan Area Network)

O conceito de Redes de rea Metropolitana, ou Metropolitan Area Network (MAN), est extinto. Eleera muito utilizado para uma rede que estaria, em termos de extenso, entre as LANs e WANs, mascom um cabeamento dedicado entre os pontos. Com a diminuio na implementao dessas redesdedicadas, praticamente no utilizamos mais tal termo.As MANS utilizam um padro de comunicao especial, denominado DQDB. DQDB significaDistributed Queue Dual Bus, e o IEEE tambm tem sua especificao sobre ele: a documentaoIEEE 802.6. Como o nome diz, esse tipo de padro utiliza uma rede formada por dois barramentos.Todos os equipamentos que fazem parte da rede so conectados aos dois barramentos. Veja afigura 10.Ao fim de cada barramento existe um dispositivo chamado head-end, responsvel pelo incio datransmisso. Para cada sentido de transmisso, um barramento utilizado. Por esse motivo, cadabarramento possui um sentido diferente. (Vide a figura 10).A MAN pode ser considerada uma verso em larga escala das LANs. Esses diferentes tipos de redespodem utilizar tecnologias muito parecidas.A MAN tambm pode interligar dois grupos de equipamentos vizinhos ou at mesmo cidadesdiferentes. Sua capacidade de transmisso vai alm dos dados, podendo transmitir a voz. A MANpode ser incorporada rede de televiso a cabo de uma regio.

Figura 10. Arquitetura DQDB

PAN

Bluetooth

O nome bluetooth uma homenagem ao rei que unificou a Dinamarca, Harald Blatand, maisconhecido como Harald Bluetooth. Acredita-se que a palavra por trs de bluetooth unificao, jque essa tecnologia deriva dos interesses e da unificao de cinco empresas com o propsito dedesenvolv-la e divulg-la (Ericsson, Nokia, IBM, Intel e Toshiba).Trata-se de uma tecnologia que permite que aparelhos mveis conectem-se sem a necessidade deuma conexo fsica. Significa que, se dois aparelhos prximos utilizam tal tecnologia, eles podemtrocar informaes sem necessidade de qualquer conexo fsica. Exemplo: voc tem um PDA (PDAou Personal digital assistant, um mini computador) e quer comunicar com seu desktop. Desde que



Direo do fluxo no barramento A

Direo do fluxo no barramento A

A

R

estivessem dentro da rea de alcane, seria possvel a comunicao entre os equipamentos semprecisar de cabos. Sua taxa de transferncia de 1Mbps (isso para voz e dados) e pode alcanar de10 a 100 metros de distncia. Sua portadora trabalha numa freqncia de 2.4Ghz. Essa freqncia padro em todo o mundo. Portanto, onde voc for com seu PDA poder ter conexo. A bluetooth j uma tecnologia aplicada. Podemos adquirir equipamentos e conect-los no celular (desde que essepermita a troca de dados), no PC, e ter uma rede Bluetooth em casa.Em um futuro prximo talvez no precisemos comprar esses adaptadores, pois todos osequipamentos j podem ter includo os dispositivos. Provavelmente os primeiros equipamentossero computadores, telefones celulares e PDAs; depois impressoras, cmeras digitais e todos osoutros tipos de perifricos. E quem sabe um dia at os nossos eletrodomsticos. Veja na figura 11um carto bluetooth para PDA:

Figura 11. Carto Bluetooth

A bluetooth hoje uma das tecnologias que mais cresce no mundo. H estimativas de que em 2005existam cerca de 500 mil computadores compatveis com a tecnologia.Podemos nos conectar Internet atravs do bluetooth, mas no devemos confundi-lo com WAP. Ele uma tecnologia de PAN (define as caractersticas para conexo a uma rede), enquanto WAP umprotocolo de comunicao para aplicaes em redes sem fio (Wireless Application Protocol). O WAPestabelece as regras da comunicao, como a maneira de codificao das informaes, que feitacom dispositivos mveis (celulares, PDAs, etc). Esse protocolo aberto, ou seja, vrias empresaspodem desenvolver sobre ele.Sendo assim, WAP no depende de bluetooth e vice-versa. Um dispositivo chamado Access point,que possui um reconhecimento bluetooth, poderia permitir o acesso internet para equipamentosque estivessem dentro da sua rea de captao.A grande desvantagem do bluetooth , portanto, a facilidade que uma conexo tem para serfarejada. Mas existem empresas que desenvolvem softwares com chaves de criptografia paragarantir a segurana.Sua grande vantagem o baixo custo do chip e do consumo de energia.O bluetooth no substitui as tecnologias de WLAN. So dois padres diferentes, que podemtranqilamente coexistir, j que utilizam tcnicas diferentes de transmisso. O bluetooth utilizaFrequency Hopping na faixa de 2,4 Giga Hertz e a maioria das WLANs utiliza Direct Sequence, namesma faixa de freqncia.



Resumo das escalas

Distncia dointerprocessador

Processadores localizadosno(a) mesmo(a)

Classificao

0,1m Placa de circutos Mquina de fluxo de dados

1m Sistema Multiprocessador

10m Sala

LAN100m Prdio

1Km Campus

10Km Cidade MAN ou WAN

100Km PasWAN ou Interconexo de WANs

1.000Km Continente

10.000Km Planeta Interconexo de WANs

Tabela 2.

2.1.3. Importncia dos Computadores

Com relao importncia dos computadores em uma LAN, podemos classific-los em duascategorias: baseadas em servidor, ou cliente-servidor, e as peer-to-peer (ou par-a-par), muitasvezes erroneamente chamadas de ponto-a-ponto (rede ponto-a-ponto quando a comunicao feita de um computador diretamente a outro, e a multiponto quando utilizado um meiocompartilhado para difuso dos dados, como vimos no item 2.1.1).

Cliente-servidor

A rede cliente-servidor formada normalmente por um ou mais computadores servidores, e todos osoutros computadores so estaes de trabalho, mais especificamente, clientes.Nessa arquitetura, o processamento da informao dividido em mdulos ou processos distintos.Um processo responsvel pela manuteno da informao (o servidor), enquanto outro responsvel pela obteno dos dados (cliente). Tal arquitetura muito utilizada no meio corporativosobre trs componentes principais: gerenciadores de bancos de dados relacionais que funcionemcomo servidores, redes que funcionem como meio de transporte de dados e, finalmente, softwarespara acesso aos dados (clientes).As principais caractersticas dessa arquitetura esto associadas interao de cada mdulo com osdemais componentes do sistema. A parte cliente interage com o usurio, e a parte servidor, com osrecursos que sero compartilhados pela rede. O software cliente exige recursos de hardwarecompletamente diferentes do programa servidor. Alm disso, como o ambiente normalmente heterogneo, na maioria das vezes o software e o hardware do cliente so completamente diferentesdos usados no servidor, sem que isso signifique algum problema. Escalabilidade umacaracterstica importante. Um sistema cliente-servidor pode ser expandido verticalmente pela adio



de mais recursos mquina servidora ou aumento no nmero de servidores, ou horizontalmente,pelo aumento do nmero de mquinas clientes.Nesse tipo de rede necessrio que haja um sistema operacional dedicado a trabalhar em umambiente de rede; so os NOS, Network Operation System. Os NOS mais utilizados atualmente so:Windows 2000, Windows NT, Windows XP Professional, NetWare da Novell e Unix.O Unix um sistema operacional aberto, ou seja, muitas empresas podem implementarmodificaes em seu cdigo fonte. As principais empresas que implementam modificaes so: SunMicrosystems, IBM, Hewlett-Packard e Santa Cruz Operation (SCO). H tambm verses livres(free) do Unix. As mais conhecidas so FreeBSD e Linux.O Processo Cliente um programa que envia uma mensagem para o servidor solicitando que eleexecute uma tarefa. Esses programas gerenciam a interface com o usurio, fazem a validao dosdados digitados pelo operador e requisitam tarefas ao servidor. O processo cliente o que se chamade front-end da aplicao, ou seja, o que o usurio v e com que interage para obter informaesnos bancos de dados. Atualmente, o processo cliente dominado por programas com interfacesgrficas, responsveis pelo gerenciamento de atitudes do usurio e dos recursos de sua mquina.O Processo Servidor um programa que responde s solicitaes do cliente fazendo pesquisas,filtragens e atualizaes de bases de dados. Em aplicaes mais sofisticadas, o processo servidorgerencia as regras do negcio, que so diretrizes ou normas a serem respeitadas na atualizaoou recuperao de dados. Em um ambiente de rede, normalmente o processo servidor roda numamquina chamada de servidor de arquivos ou servidor de rede. O processo servidor conhecidotambm como back-end da operao.As redes baseadas em cliente-servidor podem ter duas arquiteturas diferentes: a de duas camadas ea de trs camadas.Arquitetura de Duas Camadas (ou Two-Tier) uma arquitetura em que o cliente conversadiretamente com o servidor. As regras do negcio podem estar em qualquer uma dessas pontas.Esse tipo de arquitetura normalmente usado em ambientes com at cinqenta clientes em mdia e caracterstico das ferramentas ou produtos cliente-servidor criados para desktop.Arquitetura de Trs Camadas (ou Three-Tier) uma implementao mais sofisticada do ambientecliente-servidor, na qual as regras do negcio so manipuladas por um agente, cujo papel servirde intrprete entre as duas pontas. Ele pode desempenhar muitas tarefas, entre as quais, gerenciarsolicitaes do cliente, mapear solicitaes feitas a mltiplos servidores, coletar, analisar e distribuirrespostas do servidor, etc.Uma das caractersticas da arquitetura cliente-servidor a utilizao de plataformas de hardware esoftware distintas. Assim, muitos processos so necessrios para garantir a comunicaotransparente entre o cliente e o servidor. O middleware tudo o que existe entre o cliente e oservidor, em termos de software, para garantir a comunicao. O corao do middleware oSistema Operacional de Rede. J o NOS depende de protocolos de comunicao que podem serdivididos em: protocolos de mdia, de transporte e protocolos de cliente-servidor.Os protocolos de mdia determinam o tipo de conexo fsica. Protocolos de transporte fornecem asregras para a movimentao de pacotes de dados (destacando-se o SPX e o TCP). Os protocoloscliente-servidor regulam a forma pela qual os clientes solicitam as informaes e servios aoservidor.



Vejamos alguns tipos de servidores:

Servidor de Disco (Disk Server) Nas redes locais, um n que funciona como unidade de discoremota compartilhada pelos usurios da rede. Ao contrrio do servidor de arquivos, que seencarrega das tarefas mais sofisticadas de gerenciamento das requisies de arquivos feitas pelosns da rede, o servidor de disco funciona apenas como um meio de armazenamento no qual osusurios podem ler e gravar arquivos. Em um servidor de disco, os usurios so responsveis pelaadministrao das solicitaes simultneas de acesso aos arquivos, entre outras coisas. Osservidores de disco podem ser divididos em sees (volumes) que atuam, cada uma, como se fosseum disco separado.

Servidor de Arquivos (File Server) Os servios de rede melhoram a eficincia dearmazenamento e recuperao de dados de uma empresa. Por isso, os servidores de arquivos soconsiderados um dos servidores mais importantes de uma rede corporativa. Eles controlam todo oacesso aos meios fsicos de armazenamento de dados (como unidades de disco), compartilhandobanco de dados, programas e qualquer outro tipo de tarefa. O servidor de arquivos capaz dereceber pedidos de transao (leitura, gravao ou movimentao de arquivos) de estaes detrabalho, utilizando os seus perifricos de armazenamento fsico.A grande vantagem de se ter um servidor desse tipo poder mover os arquivos rapidamente, utilizaro hardware de armazenamento de modo eficiente, gerenciar vrias cpias do mesmo arquivo e fazero backup de dados importantes de forma rpida e eficiente.No servidor de arquivos est concentrado o processamento fsico, ou seja, quando as estaes detrabalho necessitam rodar qualquer utilitrio ou acessar uma informao, elas enviam o pedido doque desejam para os servidores, e estes acessam de forma rpida e segura os dispositivos dearmazenagem. Caso nenhuma regra impossibilite a operao, as informaes so enviadas.

Servidor de Impresso (Print Server) Controla todas as tarefas de impresso, e pode acessarequipamentos de impressora e fax. Um servidor de impresso tem geralmente conectado a si vriosmodelos de impressoras, cada uma com velocidade e qualidade de impresso diferente, podendoatender dessa forma aos mais variados tipos de servios de impresso.Com esse tipo de servio podemos diminuir o nmero de impressoras de uma empresa, posicionaras impressoras em locais convenientes (centralizando os equipamentos de impresso), enfileirar ostrabalhos a serem impressos (reduzindo o tempo em que um computador cliente fica conectado impressora para que esta receba os dados de impresso) e compartilhar equipamentos(especializados ou no).Quando uma estao faz um pedido de impresso ao sistema da rede, a solicitao enviada para oServidor de Impresso, que verifica a possibilidade de execuo imediata da tarefa por meio daimpressora em que a estao est conectada no sistema. Caso essa impressora j esteja sendoutilizada por servios solicitados por outra estao ou desconectada da rede, o pedido entra numafila e l permanece at que a impressora fique disponvel.Servidor de Comunicao (Communication Server) Controla a comunicao de uma rede localcom outras redes de computadores. Esse tipo de servidor muito necessrio quando precisamosacessar recursos ou informaes que no se encontram disponveis na rede local. O servidor decomunicao oferece a interligao de uma LAN com outra LAN ou outro meio externo deinformao. Um tipo de servidor de comunicao pode ser o servidor de FAX.

Servidor de Banco de Dados (Database Server) Trata-se de um n de uma rede decomputadores dedicado principalmente ao armazenamento de um banco de dados compartilhado e



ao processamento das requisies feitas por usurios. Quando o hardware do computador projetado para a execuo exclusiva de funes de bancos de dados, ele costumaser chamado tambm de database machine (mquina de bancos de dados).Esse tipo de servio otimiza os computadores que armazenam, procuram e recuperam registros deum banco de dados, controla o local onde os dados sero geograficamente armazenados, organizaesses dados dentro de uma empresa, garante a segurana deles e reduz o tempo de acesso de umcliente em um banco de dados.

Servidor aplicao (Aplication Server) Esse tipo de servidor permite que computadores clientecompartilhem a capacidade de processamento, otimizando o tempo gasto em tarefas pesadas.Quando utilizado em uma arquitetura de trs camadas, esse termo se refere ao agente da rede.Portanto, ele funciona como um redirecionador de servidores e como um firewall para que os clientespossam acessar os servidores.

Servidor de correio eletrnico (E-mail Server) um servidor dedicado transferncia eletrnicade mensagens, com dados anexados, entre dois ou mais computadores em rede.

Servidor de correio de voz (Voice Server) Existem computadores dedicados que atendemchamadas telefnicas e registram as mensagens de udio. Por serem computadores, podemfacilmente integrar-se s redes. Acredita-se que num futuro prximo outros tipos de equipamentospossam ser integrados s redes e que as informaes de udio possam ser recuperadas de maneiramais conveniente. Esse tipo de servidor geralmente integrado ao servidor de correio eletrnico.

Par-a-par

Uma rede par-a-par (ou peer-to-peer) permite que cada computador na rede seja configurado comoservidor no dedicado, de modo que qualquer computador na rede pode compartilhar seus recursoscom outro ao mesmo tempo, ficando qualquer computador disponvel para operaes locais. UmaLAN par-a-par oferece bem mais flexibilidade para compartilhamento de recursos que uma baseadaem servidor, porque qualquer recurso de qualquer computador pode ser compartilhado. No entanto,gerenciar os recursos compartilhados numa LAN par-a-par mais complicado, porque precisoacompanhar e controlar os diversos recursos de cada computador na rede, em vez de se preocuparapenas com os servidores. Isso implica tambm em dificuldades de gerenciamento da segurana darede.Assim, as redes par-a-par so utilizadas para um pequeno nmero de ns, e as redescliente-servidor para um grande nmero. A Microsoft sugere que uma rede par-a-par tenha nomximo 10 pontos.Os sistemas operacionais mais utilizados so: Windows for Workgroups, Windows 95, Windows 98 eo LANtastic.Uma observao importante sobre as redes par-a-par que elas so constantemente chamadas deponto-a-ponto. Esse termo no totalmente correto, mas usual. Uma rede ponto-a-pontorefere-se maneira de transmisso dos dados, como visto 2.1.1.. J par-a-par refere-se importncia do computador na rede. Poderamos, portanto, ter uma rede par-a-par (cada computa-dor sendo cliente e servidor ao mesmo tempo) e ters como acesso ao meio uma comunicaoponto-a-ponto ou por difuso.



2.2. Topologia de Rede

A topologia de rede, tambm conhecida como topologia fsica, descreve como os hosts estocolocados nos enlaces fsicos, determinando os caminhos existentes e utilizveis entre quaisquerpares de estaes conectadas a essa rede.Uma observao: o enlace que comentamos aqui o meio fsico utilizado!A rede de computadores formada por um conjunto de mdulos processadores (hosts) e por umsistema de comunicao. O sistema de comunicao por sua vez formado por um arranjotopolgico interligando os vrios mdulos processadores atravs de enlaces fsicos (meios detransmisso) e de um conjunto de regras que tm a finalidade de organizar a comunicao(protocolos). Veja a figura 12:

Figura 12. Partes de uma rede

De fato, a topologia da rede ir caracterizar o tipo da rede, eficincia e velocidade.

2.2.1. Linhas de Comunicao

Antes de comear a falar sobre topologia de rede, devemos lembrar como classific-las,principalmente de acordo com a tecnologia de transmisso (item 2.1.1.) e quanto abrangncia dasredes (item 2.1.2.).No que se refere utilizao dos meios fsicos, podemos classificar as redes em uma novacategoria: a Comunicao no enlace.Tal classificao possui trs variveis: simplex, half-duplex e full-duplex.

Simplex o fluxo de informaes em um enlace fsico unidirecional. Em outras palavras, quandohouver uma comunicao entre dois pontos, apenas um host na rede considerado transmissor; ooutro host somente receber informaes, e, portanto, ser considerado receptor. Como exemplodesse tipo de comunicao podemos citar o sistema de transmisso de sinais de televiso. Existemas antenas da emissora que apenas transmitem os sinais e seu aparelho de tv somente recebe asinformaes (eles no enviam sinais para as emissoras).



REDES

SISTEMAS DECOMUNICAO MDULOSPROCESSADORES

ARRANJOTOPOLGICO

CONJUNTO DEREGRAS

Half-duplex o fluxo de informaes em um enlace fsico bidirecional e alternado. Durante acomunicao entre dois computadores, cada host ora o transmissor, ora o receptor. Um exemplo a conversa ao telefone. Cada pessoa tem a sua vez para falar, e se falarem ao mesmo tempo nadapoder ser entendido por nenhuma das partes. Podemos recorrer a uma analogia clssica ecomparar esse processo com uma estrada que tem uma ponte por onde passa apenas um carro porvez. Quem chegar primeiro no comeo da ponte tem o direito de passar, e esse fluxo pode ocorrernos dois sentidos.Full-duplex o fluxo de informaes em um enlace fsico bidirecional e simultneo. Cada hostenvolvido em uma comunicao pode ser transmissor e receptor ao mesmo tempo. Retomandonosso exemplo clssico, podemos imaginar uma rodovia que liga uma cidade serrana ao litoral. Noh restries com relao ao sentido dos carros. H alguns que esto descendo, outros que estosubindo.

2.2.2. Redes geograficamente distribudas (WAN)

A topologia das WANs bastante variada. Em geral, as WANs possuem confiabilidade edesempenho baixos, e por isso requerem uma topologia que auxilie na melhora de taiscaractersticas. Veremos, a seguir, trs tipos de topologias, apesar de que somente dois so maisviveis s WANs.

Topologia completa

A primeira topologia, que bastante intuitiva e pode ser utilizada na WAN e na LAN, a completa(que pode ser chamada de totalmente ligada ou ainda malha completa). Nessa topologia, todos ospontos so interligados dois a dois atravs de um caminho fsico. A troca de informaes entre cadapar se d diretamente por meio de um dos enlaces. Os enlaces utilizados podem ser comcomunicao full-duplex. Embora essa topologia apresente maior grau de paralelismo (caminhosalternativos) de comunicao, torna-se impraticvel em redes com grande nmero de estaes efisicamente dispersas. Podemos utilizar a frmula n*(n-1)/2 para determinar a quantidade deenlaces fsicos que seriam necessrios em uma rede com n computadores. Por exemplo, em umarede com 5 pontos seriam necessrios 5*(5-1)/2, que igual a 10 conexes. Veja a figura 13 querepresenta essa topologia.



Figura 13. Topologia completa

Dessa forma, o custo do sistema, em termos de instalao de cabos e de hardware, cresceria com oquadrado do nmero de estaes, tornando a topologia economicamente invivel. Esse tipo de rede mais vivel em LANs onde a confiabilidade deve ser altssima, ou ainda em sistemas comprocessamento redundante (onde duas ou mais mquinas fazem a mesma coisa).

Topologia em anel

Outro caso extremo a topologia em anel, apresentada na figura 14.

Figura 14. Topologia em anel

Nessa topologia procura-se diminuir ao mximo o nmero de ligaes no sistema, alm desimplificar ao mximo o tipo de ligao usada. Desse modo, utiliza-se ligao ponto-a-ponto queopera em um nico sentido de transmisso (ligaes simplex), fazendo com que o anel apresenteuma orientao ou sentido de fluxo nico de transmisso como indicado pela seta na figura. Umamensagem deve circular pelo anel, passando por todos os pontos, at que chegue ao mdulo dedestino, obedecendo sempre o sentido.



1

2

3

4

5

6

7 89 10

Apesar de ser uma aplicao econmica, apresenta fatores limitantes que inviabilizam suautilizao.O primeiro diz respeito ao nmero de pontos intermedirios pelos quais os pacotes devero passarat chegar ao destino. Isso significa um aumento drstico no nmero de ligaes pelas quais umamensagem deve passar at chegar a seu destino final (um aumento intolervel no retardo detransmisso). Outro fator preocupante refere-se inexistncia de caminhos alternativos para otrfego das mensagens, no s em redes locais, mas fundamentalmente em redes geograficamentedistribudas. Caminhos alternativos devem ser providenciados, principalmente se as linhasutilizadas forem de baixa velocidade e pouca confiabilidade, caso da maioria das redesgeograficamente distribudas existentes.Considerando as limitaes de velocidade e confiabilidade nas WANs, somos levados introduode caminhos redundantes para um aumento da confiabilidade e do desempenho, sem aplicarmos atopologia completa, que possui as restries anteriormente apresentadas.

Topologia incompleta

No caso das redes geograficamente distribudas, a topologia mais utilizada a intermediria smencionadas anteriormente, a topologia incompleta, que tambm pode ser chamada de topologiaparcialmente ligada, em grafo, malha incompleta ou mista.Nesse tipo de topologia nem todas as ligaes entre os pontos de uma rede existem, mas oscaminhos alternativos existem e podem ser utilizados em casos de falhas ou congestionamentos emdeterminadas rotas. Veja a figura 15.

Figura 15. Topologia incompleta

Pelo fato de termos uma rede com dois ou mais caminhos para chegar ao mesmo destino,precisamos de computadores que faam essa escolha de maneira rpida e segura. para isso queservem os roteadores (equipamentos de camada trs do modelo OSI).



2.2.3. Redes locais e metropolitanas (LAN e MAN)

At agora comentamos as viabilidades de topologias para as WANs. As caractersticas geogrficasdas LANs levam a consideraes de custos e tecnologias bastante diferentes das redes de longadistncia. Comentamos que os caminhos alternativos entre os ns das redes eram necessrios paraaumentar a confiabilidade e desempenho. Uma outra forma de aumentar a confiabilidade utilizando meios de transmisso com uma baixa taxa de erro e para melhorar o desempenho podemser utilizados meios de transmisso de alta velocidade. Em LANs, meios de transmisso de altavelocidade, de baixas taxas de erro, de baixo custo e privados podem ser utilizados de maneiramuito mais facilitada. E as topologias muitas vezes inviveis em WANs podem ser utilizadas. Aseguir, veremos as topologias mais utilizadas para as LANs: estrela, anel e barra.

Topologia em estrela

Uma topologia em estrela apresentada na figura 16. Nesse tipo de topologia cada n conectado aum n central (concentrador), atravs do qual todas as mensagens devem passar.

Figura 16. Topologia em estrela

Vrias redes em estrela operam em configuraes onde o n central tem tanto a funo degerenciador da comunicao, como simplesmente um propagador dos dados.O arranjo em estrela, evidentemente, a melhor escolha se tecnologia empregada combinar comessa topologia. Por exemplo, o caso tpico das redes de computadores onde o n central umsistema de computao que processa informaes alimentadas pelos dispositivos perifricos (osMain Frames).As redes em estrela podem atuar por difuso ou por ponto-a-ponto. No caso das por difuso todas asinformaes so enviadas ao n central que o responsvel por distribu-las, seja para o prximo n(determinstica), seja em broadcast (no determinstica). Em redes ponto-a-ponto, um n podeapenas se comunicar com outro n de cada vez, sempre sob o controle do n central.A confiabilidade o grande problema nas redes em estrela. Falhas num n no significa umproblema grande pra toda a rede, mas uma falha no n central pode ocasionar a parada total dosistema. Redundncias poderiam at ser utilizadas, porm o custo de tornar o n central confivelpode cancelar o benefcio obtido com a simplicidade da rede como um todo.Outro problema na rede em estrela relativo a modularidade. A configurao limitada pelo ncentral em termos de chaveamento, nmero de circuitos concorrentes que podem ser gerenciados enmero total de ns que podem ser servidos.



O desempenho limitado pelo tipo de cabeamento utilizado, pela capacidade dos ns, masprincipalmente, pela capacidade de processamento do n central.Estes ns centrais podem ser computadores dedicados, ou ainda equipamentos destinados paraesta aplicao como Hubs e Switchs.

Topologia em anel

Uma rede em anel consiste em estaes ligadas atravs de um caminho fechado. Por motivos deconfiabilidade que se tornaro claros ao longo da descrio. O anel no interliga as estaesdiretamente, mas sim atravs de dispositivos chamados repetidores. Veja a figura 17.

Figura 17. Topologia em anel

Redes em anel so teoricamente capazes de transmitir e receber dados em qualquer direo. Asconfiguraes mais usuais, no entanto, so unidirecionais, de forma a simplificar o projeto dosrepetidores e tornar menos sofisticados os protocolos de comunicao que asseguram a entrega damensagem ao destino corretamente e em seqncia. Os repetidores so em geral projetados parareceber e transmitir dados simultaneamente, diminuindo assim o retardo de transmisso (overhead).Quando uma mensagem entra no anel, ela circula at que seja retirada pelo destinatrio, ou entopelo prprio n de origem, dependendo do protocolo usado.A topologia de anel requer que cada n seja capaz de remover seletivamente mensagens da rede oupass-las adiante para o prximo n. Isso requer um repetidor ativo em cada n.Uma desvantagem da topologia em anel que, quando houver a quebra em qualquer um dossegmentos entre os repetidores, toda a rede ficar sem comunicao. A falta de operabilidade emum dos repetidores tambm poder fazer com que todo o sistema pare. E, se os repetidores fizeremparte do hardware interno das estaes conectadas rede, a vulnerabilidade ser ainda maior, poisos repetidores estariam suscetveis a falhas no equipamento ou falta de alimentao eltrica daestao. Por esse motivo os repetidores so alimentados e mantidos separadamente do hardwareda estao, como mostra a figura 18.



Figura 18. Repetidores ativos

Topologia em Barramento

A topologia em barramento bastante semelhante ao conceito de arquitetura de barra em umsistema de computador, onde todas as estaes (ns) se ligam ao meio de transmisso. Ao contrriodas outras topologias apresentadas anteriormente , que so configuraes ponto-a-ponto (isto ,cada enlace fsico de transmisso conecta apenas dois dispositivos), a topologia de barra tem umaconfigurao multiponto. Veja a figura 19.

Figura 19. Topologia em barramento

Nas redes em barramento comuns , cada n pode ouvir todas as informaes transmitidas poroutras estaes, similar s transmisses de radiodifuso. Essa caracterstica facilita para aplicaescom mensagens em broadcast, alm de possibilitar que algumas estaes trabalhem com maisfacilidade, sniffando a rede (Obs: importante ressaltar que tal termo pode soar de maneira muitoestranha entre alguns tcnicos, mas usual e deriva do termo em ingls sniffer, que significafarejador. Poderamos, portanto, substituir o termo sniffar por farejar, ou ainda espionar), fazendoestatsticas de trfego, etc.Existe uma variedade de mecanismos para controle do acesso ao barramento. Tais mecanismospodem ser centralizados ou descentralizados. Em um controle do tipo centralizado, o direito deacesso a cada n determinado por uma estao especial da rede, chamada de gerente. Essatcnica uma forma de multiplexao do tempo. J em um ambiente de controle descentralizado, aresponsabilidade de acesso distribuda entre todos os ns.Ao contrrio da topologia em anel, as topologias em barra podem empregar interfaces passivas, nasquais as falhas no causam a parada total do sistema. Sistemas de preveno em cada transmissordevem detectar e desconect-lo da rede. A confiabilidade desse tipo de topologia vai depender muitoda estratgia de controle adotada. Se o controle for centralizado, teremos um problema parecidocom o das redes em estrela, com a diferena de que aqui a redundncia de um n pode ser outro n,ou seja, em caso de falha do gerente, a RESPONSABILIDADE do controle da rede seria passada



para outro n automaticamente. Se o controle for descentralizado, semelhante aos empregados natopologia em anel, cada n divide a responsabilidade sobre a operabilidade da rede.A ligao ao meio de transmisso um ponto crtico no projeto de uma LAN em barramento. Eladeve ser feita de forma a alterar o mnimo possvel as caractersticas eltricas do meio. O meio, porsua vez, deve terminar em seus dois extremos por uma carga igual a sua impedncia, de forma aevitar reflexes que interfiram no sinal transmitido. Essa carga chamada de terminador.A ligao das estaes ao meio de comunicao realizada atravs de um transceptor (transmissor/ receptor), que tem a simples funo de transmitir e receber sinais, bem como reconhecer apresena destes no meio. Os transceptors esto conectados ao meio fsico atravs de conectores.Veja a figura 20.

Figura 20. Transceptor e conector

O desempenho de um sistema em barramento determinado pelo meio de transmisso, nmero dens conectados, controle de acesso ao meio (camada 2 do modelo OSI), tipo de trfego e outrosfatores. Mas essa rede no mais implementada nos dias de hoje. Seu custo e especializao parainstalao respondem pelo seu desempenho, que baixo.



3. Modelo Geral de Comunicao

Esse modelo segue o conceito mais primitivo de comunicao.Para que haja a comunicao, necessrio que tenhamos um emissor, um receptor, umamensagem (ou idia, ou ainda uma informao) a ser transmitida, um meio fsico que possibilite apropagao da mensagem e um conjunto de regras que estabelecem como deve ser feita a troca demensagens. Veja a figura 21.

Figura 21. Exemplo de comunicao e seus elementos

Para todos esses elementos podemos fazer uma analogia que remete a uma conversa entre doisamigos. Um deles, aquele que est falando no momento, considerado o emissor, e o outro oreceptor. A idia a ser transmitida a mensagem, a lngua em que falam, a velocidade da conversa ea vez de cada um falar (os dois no falam ao mesmo tempo) formam o conjunto de regras, e o meioutilizado o ar, j que o que se propaga so ondas sonoras.

3.1. Termos para Comunicao entre Computadores

A principal analogia para ns refere-se comunicao entre dois computadores. Nesse caso temoso computador de origem (ou simplesmente ORIGEM) e o computador de destino (ou simplesmenteDESTINO). O meio ser o MEIO FSICO utilizado (o espao, usado na transmisso de ondaseletromagnticas, um cabo de cobre, etc). As mensagens sero transformadas em PACOTES DEDADOS, e tudo isso regido por regras chamadas PROTOCOLO. Veja a figura 22.



Preciso queele assine este

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(MENSAGEM)

IDIOMA O PORTUGUS(REGRA UTILIZADA)

ONDAS SONORAS(MEIO FSICO O AR)

EMISSORRECEPTOR

Figura 22. Exemplo de comunicao entre computadores e seus elementos

3.1.1. Origem e Destino

So os computadores e/ou outros componentes de rede que veremos no decorrer da matria.Podemos citar como exemplo: servidores, PCs, Macintosh, roteadores, impressoras e outros.Em princpio, todo equipamento conectado a uma rede de computadores que tenha autonomia paratransmitir e receber dados ser chamado de HOST.Portanto, temos os hosts de origem e os hosts de destino.

3.1.2. Pacotes de Dados

Todos sabemos que o nvel mais bsico das informaes de um computador o bit. O conjunto debits pode ter nomes especficos:

Nmero de Bits Nome do Conjunto

4 Nibble

8 Byte

16 Word (ou palavra)32 Extended Word (ou palavra extendida)

Tabela 3.

Os pacotes so formados por vrios bits e carregam em seu contedo dados e informaes decontrole que foram colocadas pela origem e sero utilizadas pelo destino.



PROTOCOLO DE COMUNICAO(REGRAS DE COMUNICAO)

HOST DE ORIGEMMEIO FSICO DE COBRE

HOST DE DESTINO

PACOTES DE DADOS(SINAIS ELTRICOS)

3.1.3. Meios Fsicos

Os meios fsicos dependem de fatores temporais, histricos, econmicos, cientficos e dedesempenhos, e esto diretamente relacionados com a tecnologia empregada.Os meios mais comuns nas transmisses de dados so: fios de cobre (cabo coaxial e par tranado),fibra ptica e wireless.O cabo coaxial hoje pouco utilizado, por problemas de custo e desempenho. Veja na figura 23 umcabo coaxial.

Figura 23. Cabo coaxial

O par tranado atualmente representa a melhor relao custo-benefcio, e o meio mais utilizadoem redes locais.A fibra ptica essencial em alguns pontos de redes corporativas e est cada vez mais substituindoas redes com par tranado, principalmente pela diminuio de seus custos de instalao emanuteno.O wireless utiliza as ondas eletromagnticas para a transmisso de dados, mas ainda poucoutilizado por apresentar srios problemas, como a falta de segurana e a interferncia causada pordispositivos adjacentes.

3.1.4. Protocolo

O protocolo uma parte delicada na troca de dados. ele quem vai definir o formato do pacote dedados e prepar-lo para ser transmitido no meio fsico. Mas pense em quantas etapas seriamnecessrias para preparar esse pacote para o meio fsico. E a preocupao com a integridade dosdados? E a compreenso da informao pelo destino?Voltemos naquele exemplo da conversa entre os dois amigos. Quando o emissor pensa emtransmitir a idia, em seu crebro definido primeiro como transmiti-la. Seria interessante fazer issopor meio de gestos ou da fala? Depois que um mtodo escolhido, por exemplo a fala, v-se apossibilidade de usar diferentes idiomas, como ingls, portugus, etc... E depois se pode pronunciara mensagem com diferentes velocidades, tonalidades, timbres ou volume de voz.Nota: No nosso modelo de comunicao, essas informaes adicionais (e essenciais) socolocadas no pacote em um campo que chamamos de controle ou cabealho. por esse motivo que na comunicao entre computadores ser estabelecido um modelo decomunicao dividido em camadas, para que seja padronizada cada etapa de preparao dopacote. Isso vai desde o meio fsico a ser utilizado at a maneira pela qual os dados serorepresentados no monitor para o usurio.Podemos citar como exemplos de protocolos de comunicao o TCP, o IP, o HTTP, o Telnet, o AppleTalk, e muitos outros (no se assuste com as siglas, mas prepare-se, pois isso s o incio).



4. Modelos de Referncia

4.1. O Modelo de Referncia OSI

O incio do desenvolvimento das LANs, MANs e WANs foi catico, sob vrios aspectos (crescimentono planejado, tecnologias incompatveis, superutilizao do que j havia instalado). A partir dadcada de 1980 houve um grande aumento na quantidade e no tamanho das redes. medida queas empresas percebiam como era possvel economizar e aumentar a produtividade com atecnologia de redes, criavam mais e expandiam as j existentes, quase to rapidamente quantoeram lanadas novas tecnologias e produtos.Em meados dos anos 80, essas empresas comearam a ter problemas gerados pelas expanses(no planejadas) realizadas. A comunicao entre redes e equipamentos que usavamespecificaes e implementaes diferentes tornou-se mais difcil. As empresas perceberam quehavia a necessidade de padronizar os sistemas proprietrios.Na indstria de computadores, proprietrio o contrrio de aberto e quer dizer que uma empresa,ou um pequeno grupo de empresas, detm o controle sobre todo o uso da tecnologia. Aberto querdizer que o livre uso da tecnologia est disponvel para o pblico. Podemos citar como exemplos desistemas operacionais proprietrio e aberto, Windows 2000 e Linux, respectivamente.Para tratar do problema da incompatibilidade entre as redes e da impossibilidade de elas secomunicarem entre as diferentes tecnologias, a International Organization for Standardization (ISO)pesquisou esquemas de redes como, por exemplo, DECNET, SNA e TCP/IP, para tentar descobrirum conjunto de regras compatvel, ou o mais prximo possvel disso, entre eles.Como resultado da pesquisa, a ISO criou um modelo de comunicao de redes que ajudaria osfabricantes a desenvolver tecnologias que poderiam ser compatveis e operarem junto com outras.O processo de decompor uma comunicao complexa em tarefas menores pode ser utilizado parafacilitar sua realizao. Por exemplo a montagem de um automvel. Se visto como um todo, oprocesso de projetar, industrializar e montar um automvel altamente complexo. improvvel queuma pessoa apenas possa saber como executar todas as tarefas necessrias para se construir umcarro desde o rascunho do projeto. Por isso, engenheiros mecnicos projetam os carros,engenheiros industriais projetam os moldes para as peas, as linhas de produo e etc, e ostcnicos de montagem montam cada parte especfica do carro.O modelo de referncia OSI (Open System Interconnection), lanado em 1984, foi o esquemadescritivo criado pela ISO. Ele ofereceu aos fabricantes um conjunto de padres, dividido em 7camadas, que garantiram maior compatibilidade e interoperabilidade entre os vrios tipos detecnologias de rede, criados por vrias empresas de todo o mundo. Suas principais caractersticasso: Reduzir a complexidade de implementao; Padronizar as interfaces; Facilitar o desenvolvimento; Garantir interoperabilidade entre as diversas tecnologias existentes; Acelerar a evoluo das tecnologias.



4.1.1. As Camadas do Modelo OSI

O modelo OSI dividido em 7 camadas. Veja na figura 24 o nmero e o nome de cada camada.

Figura 24. Camadas do modelo OSI

No n transmissor de uma mensagem, cada camada pega as informaes passadas pela camadasuperior, acrescenta informaes pelas quais ela seja responsvel e passa os dados para a camadainferior, como mostra a figura 25. Esse processo conhecido como encapsulamento. Na camada 4,transporte, o dado enviado pelo aplicativo quase sempre dividido em partes menores para garantirgerenciabilidade. Na camada 2, enlace, esse processo pode ou no se repetir (depende datecnologia empregada). No destino, o processo o inverso.

Figura 25. Cabealho das camadas

Um usurio que pede para o seu programa de e-mail baixar seus e-mails, na verdade est fazendocom que o seu programa inicie uma transmisso de dados com a camada 7 (aplicao) do protocolousado, pedindo para baixar os e-mails do servidor de e-mails. Essa camada processa o pedido,acrescenta informaes de sua competncia e passa os dados para a camada imediatamenteinferior, a camada 6 (apresentao). O processo continua at a camada 1 (fsica), enviar os dadospara o cabeamento da rede. Quando as informaes atingem o dispositivo receptor, ele far oprocesso inverso, at a sua aplicao, que neste exemplo, um programa servidor de e-mail.



APLICAO

APRESENTAO

SESSO

TRANSPORTE

REDE

ENLACE

FSICA

7

6

5

4

3

2

1

APLICAOAPRESENTAO

SESSOTRANSPORTE

REDE

ENLACE

FSICA

dadossdadossdadossdadossdadossdadossdados

7

7

7

7

7

7

7

6

6

6

6

6

6

5

5

5

5

5

4

4

4

4

3

3

1

2

21

APLICATIVO DADOS

O processo de encapsulamento visto na figura 25 a comunicao real, ou seja, como funciona atransmisso de um dado atravs de uma rede. Mas na prtica acabamos simplificando e dizendoque uma determinada camada do n transmissor comunica-se diretamente com a mesma camadado n receptor. Por exemplo, a camada 4, transporte, do dispositivo transmissor, comunica-sediretamente com a camada 4 do dispositivo receptor, e simplesmente ignoramos as comunicaesefetuadas pelas camadas inferiores existentes, e assim por diante. Essa comunicao virtual,ilustrada na figura 26, possvel porque cada camada, durante a criao do pacote que ser enviadoatravs da rede, acrescentou o seu prprio cabealho, como est ilustrado na figura 25.

Figura 26. Comunicao par-a-par (comunicao direta entre camadas de host 1 e host 2)

Na prtica simplesmente falamos que um programa cliente de e-mail est requisitando dados de umprograma servidor de e-mail, e no nos preocupamos muito com o modo como isso feito. O mesmoocorre na comunicao virtual do modelo OSI. Quando analisamos a comunicao de uma camadado n transmissor com a mesma camada do n receptor, normalmente no estamos nospreocupando (ou no precisamos saber) como est ocorrendo a comunicao nas camadasinferiores quela estudada.A maioria dos protocolos comerciais tambm trabalha com o conceito de camadas, porm essascamadas no possuem necessariamente o mesmo nome e funo das apresentadas no modeloOSI. Muitas vezes, para cada uma delas h um protocolo envolvido.Dessa forma, muitos protocolos so, na verdade, um conjunto de protocolos, cada um com um papelespecfico em sua estrutura de camadas.As camadas podem ser divididas em trs grupos: aplicao, transporte e rede. As camadas do gruporede (envolve as camadas 1, 2 e 3 do modelo OSI) preocupam-se com a transmisso e recepo dosdados atravs da rede; portanto, so camadas de baixo nvel. O grupo transporte (que envolve acamada de transporte do modelo OSI) responsvel por pegar os dados recebidos pela rede,remont-los (se necessrio) e repass-los para as camadas de aplicao. As camadas do grupoaplicao (que envolve as camadas 5, 6 e 7 do modelo OSI) so camadas de alto nvel e colocam odado recebido em um padro que seja compreensvel pelo programa (aplicativo) que far uso dessedado.Veremos as explicaes de cada uma das camadas do modelo OSI e suas funes, partindo doprincpio de que temos dois hosts, A e B, e que o host A est transmitindo dados para o host B. Oprocesso de recepo o inverso do descrito.



APLICAO

APRESENTAO

SESSO

TRANSPORTE

REDE

ENLACE

FSICA

APLICAO

APRESENTAO

SESSO

TRANSPORTE

REDE

ENLACE

FSICA

4.1.2. Camada 7 - Aplicao

A camada de aplicao faz a interface entre o protocolo de comunicao e o aplicativo que pediu oureceber a informao atravs da rede. Por exemplo, se voc quiser baixar o seu e-mail com seuaplicativo de e-mail, ele entrar em contato com a camada de Aplicao do protocolo de rede paraefetuar o pedido. Os protocolos mais comuns so: FTP, HTTP, TFTP, Telnet, DNS, SNMP, SMTP,POP3.

4.1.3. Camada 6 - Apresentao

A camada de Apresentao converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicao em umformato comum a ser usado na transmisso desse dado, ou seja, um formato entendido peloprotocolo usado. Um exemplo comum a converso do padro de caracteres (cdigo de pgina)quando, por exemplo, o dispositivo transmissor usa um padro diferente do ASCII ou EBCDIC, porexemplo. Essa camada pode ter outros usos, como compresso de dados e criptografia.A compresso de dados pega os dados recebidos da camada sete e os comprime (como se fosseum compactador comumente encontrado em PCs, como o Zip ou o Arj), enquanto a camada 6 dodispositivo receptor fica responsvel por descompactar os dados. A transmisso dos dados torna-semais rpida, j que haver menos dados a serem transmitidos: os dados recebidos da camada 7foram encolhidos e enviados camada 5.Para aumentar a segurana, pode-se usar algum esquema de criptografia nesse nvel, sendo que osdados s sero decodificados na camada 6 do dispositivo receptor.

4.1.4. Camada 5 - Sesso

A camada de sesso inicia, gerencia e finaliza uma sesso entre os hosts. Em outras palavras,permite que duas aplicaes em computadores diferentes estabeleam uma sesso decomunicao. Nessa sesso, as aplicaes definem como ser feita a transmisso de dados ecoloca marcaes nos dados que esto sendo transmitidos (fase de inicializao da sesso). Seporventura a rede falhar, os computadores reiniciam a transmisso dos dados a partir da ltimamarcao recebida pelo n receptor (fase de gerenciamento da sesso). Suponha, por exemplo,que voc est baixando e-mails de um servidor de e-mails e a rede falha. Quando a rede voltar aoestado operacional, a sua tarefa continuar do ponto em que parou, no sendo necessrioreinici-la. Quando no h mais necessidade para troca de informaes, o host que iniciou a sessopede para finaliz-la (fase de encerramento da sesso).Na camada de sesso h ainda um controle de como ser feita a transmisso. Existem duasmaneiras de se fazer a transmisso de dados: a alternada de mo dupla e a simultnea de modupla (ou ainda half-duplex e full-duplex). A camada de sesso responsvel por definir esse modode transmisso e o faz na fase de inicializao.

4.1.5. Camada 4 - Transporte

A camada de Transporte responsvel por pegar os dados enviados pela camada de Sesso edividi-los em pequenos segmentos de dados, que sero transmitidos pela rede. No receptor, acamada de transporte responsvel por pegar os pacotes recebidos da camada de rede e remontaro dado original para envi-lo camada de Sesso. Isso inclui controle de fluxo (definir quantos



destes segmentos podem ser enviados de uma s vez), e tambm pode ser conhecido comojanelamentoou correo de erros, que consiste numa tarefa em que o destino envia ao host deorigem um reconhecimento (acknowledge), dizendo que os dados foram recebidos com sucesso.A camada de transporte separa as camadas de nvel de aplicao (camadas 5 a 7) das camadas denvel de rede (camadas de 1 a 3). Como se pode facilmente perceber, as camadas de 1 a 3 estopreocupadas com a maneira com que os dados sero transmitidos e recebidos pela rede. J ascamadas de 5 a 7 esto preocupadas com os dados contidos nos pacotes de dados, para seremenviados ou recebidos para a aplicao responsvel pelos dados. A camada 4 faz a ligao entreesses dois grupos, e sua principal funo garantir a entrega. Os principais protocolos destacamada so: TCP, UDP e SPX.

4.1.6. Camada 3 - Rede

A camada de rede responsvel pelo endereamento lgico dos pacotes, de forma que os pacotesconsigam chegar corretamente ao destino. Essa camada tambm determina a rota que os pacotesiro seguir para atingir o destino, baseada em fatores como condies de trfego da rede eprioridades. Para essas duas finalidades, classificamos os protocolos em roteados e de roteamento,respectivamente.Os protocolos roteados garantem uma forma de endereamento lgico, coerente e hierrquico,permitindo que sejam definidas partes comuns para todo um grupo de computadores e parte doendereo especfico para cada n de rede. Os protocolos mais conhecidos so: IP, IPX, Apple Talk,etc. H ainda um protocolo bastante usado em redes, mas que no possui a caracterstica de serhierrquico; trata-se do protocolo NetBeui.Os protocolos de roteamento so algoritmos que determinam quais as melhores rotas para umpacote de dados que tem a possibilidade de trafegar por vrios caminhos diferentes para chegar aum destino. Baseiam-se em tamanho dos caminhos, confiabilidade, atrasos, custo, etc, para dizerque rota considerada a melhor. Os protocolos mais comuns so: RIP, RIPv2, IGRP, OSPF eEIGRP.

4.1.7. Camada 2 - Enlace

A camada de enlace (tambm chamada camada de link de dados) pega os pacotes de dadosrecebidos da camada de rede e os transforma em quadros que sero trafegados pela rede,adicionando informaes como o endereo da placa de rede de origem, o endereo da placa de redede destino (os endereos fsicos, ou MAC), dados de controle e o FCS (frame check sequence).Quando o receptor recebe um quadro, a sua camada de enlace confere se o dado chegou ntegro,verificando o campo de FCS. Se os dados esto em boas condies, ele envia uma confirmao derecebimento (acknowledge, ou simplesmente ack). Caso essa confirmao no seja recebida, acamada enlace do transmissor reenvia o quadro, j que ele no chegou at o receptor ou entochegou com os dados corrompidos. J vimos um controle parecido na camada 4, portanto importante ressaltar que esse tipo de controle em grande parte feito pelas redes, realizado pelacamada 4 e no pela camada 2, salvo sistemas que utilizam a confirmao nas duas camadas.Ento, caso o campo de FCS indique alguma alterao nos dados, ele ser apenas descartado, semque pea a retransmisso. O campo FCS pode ter diversos tipos de algoritmos para garantir aintegridade dos dados. Por exemplo o CRC (cyclic redundancy check) e o LRC (longitudinalredundancy check).



Essa camada ainda responsvel por controlar o acesso ao meio, de maneira determinstica ou nodeterminstica (rever item 2.1.1.).

4.1.8. Camada 1 - Fsica

A camada fsica pega os quadros enviados pela camada de enlace e os transforma em sinaiscompatveis com o meio onde os dados devero ser transmitidos. Se o meio for de cobre, essacamada converte os bits O e 1 dos quadros em sinais eltricos. Se o meio for fibra ptica, essacamada converte os O e 1 dos quadros em sinais luminosos e assim por diante.A camada fsica especifica, portanto, a maneira com que os O e 1 dos quadros sero enviadospara a rede (ou recebidos da rede, no caso da recepo de dados). Ela no sabe o significado daseqncia de bits que est recebendo ou transmitindo.Existem alguns tipos de codificao eltrica muito utilizados: Manchester, diferente de zero, TTL,etc.

4.1.9. Protocol Data Unit

Um PDU (protocol data unit), ou unidade de dados de protocolo, o tipo de informao especficoexistente em cada camada do modelo OSI. As PDUs em cada camada so mostradas na figura 27.

Figura 27. Protocol Data Unit (PDU) de cada camada

Mas o termo pacote muitas vezes utilizado para fazer referncia a um conjunto de bits,pertencentes ao mesmo enlace lgico que circula em um meio fsico. Portanto, deve-se sempretomar muito cuidado com o contexto em que o termo est inserido para saber se se refere a PDU dacamada 3, ou a um conjunto de informaes na rede.



APLICAO

APRESENTAO

SESSO

TRANSPORTE

REDE

ENLACE

FSICA

DADOS

DADOS

DADOS

SEGMENTO

PACOTE

QUADRO

BIT

4.2. Modelo TCP/IP

O modelo TCP/IP foi desenvolvido com as mesmas necessidades pelas quais foi criado o modeloOSI. Mas com a diferena que o TCP/IP tinha como objetivo atingir as redes j instaladas e com umaviso mais prtica. O TCP/IP foi desenvolvido antes do modelo OSI. Ele possui menos camadas.Veja a figura:

Figura 28. Camadas do modelo TCP/IP

Devemos ressaltar que o TCP/IP um modelo de comunicao e no um protocolo. O nomeescolhido deve-se ao fato de os principais protocolos desse modelo serem o IP e o TCP.A camada de aplicao suporta os seguintes protocolos de aplicao: DNS (Domain Name System),POP3 (Post Office Protocol), SMTP (Simple Mail Transport Protocol), SNMP (Simple NetworkManagement Protocol), FTP (File Transfer Protocol), TFTP (Trivial File Transfer Protocol), HTTP(Hypertext Transfer Protocol), TELNET (Terminal Emulator), entre outros.A camada de transporte suporta basicamente dois protocolos: o TCP e o UDP. O TCP umprotocolo que traz toda a preocupao em garantir a entrega dos pacotes de dados, ao passo que oUDP cancela todas essas caractersticas.A camada de internet suporta protocolos como o IP (Internet Protocol), o IPX e o ICMP (InternetControl Message Protocol, que fornece recursos de controle e de mensagem), o ARP (AddressResolution Protocol, que determina o endereo MAC de um n de destino quando o endereo IP conhecido), o RARP (Reverse Address Resolution Protocol, que solicita um endereo IP para o nem redes com endereamento dinmico), etc.A camada de rede preocupa-se com o mtodo de acesso aos meios, fornece o endereo fsico(endereo MAC), define as tecnologias de transmisso (Ethernet, Token Ring,

apostila_teoria_frc.pdf

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