redes de computadores i 1º semestre aula 09 prof. carlos vinícius [email protected] 1...

Redes de Computadores I1º Semestre

Aula 09

Prof. Carlos Viní[email protected]

11 SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM COMERCIALSERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM COMERCIALFACULDADE DE TECNOLOGIA SENAC PELOTASFACULDADE DE TECNOLOGIA SENAC PELOTAS

Camada Física

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o Trata dos aspectos físicos de transmissão de bits. Estão os padrões mecânicos, funcionais, elétricos e procedimentos para acesso a esse meio físico.

o Não se preocupa com a correção dos dados.o São definidos:

o Taxa de transmissão (9600bit/s, 10Mbit/s, etc...)o Tipo de transmissão (Banda base, larga...)o Tipo de codificação (Manchester, modulação)o Quantos pinos e qual função de cada pino dos

conectoreso Outros procedimentos eletrônicos e mecânicoso Exemplo: RS-232, DSL, SONET/SDH, padrão

IEEE, 802.3, Bluetooth

- RS-232: Padrão de protocolo para troca serial de dados binários entre um DTE (Data Terminal Equipment) e um DCE (Data Communication Equipment).

- DSL: Digital Subscriber Line, tecnologia que fornece um meio de transmissão digital de dados pela rede de telefonia.

- SONET: Synchronous Optical Networking, protocolo padronizado de multiplexação para redes de fibra ótica. SDH, Synchronous Digital Hierarchy, protocolo padronizado de multiplexação para redes de fibra ótica.

- IEEE / I-3-E: Estabelece padrões para formatos de computadores e dispositivos.

- 802.3: Coleção de padrões que especificam as camadas físicas e a sub-camada MAC.

- Bluetooth: Especificação para redes sem fio pessoais, de curto alcance.

Camada Física

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o Meios físicos: cobre, fibra ótica ou ondas de rádio

o Mantém a conexão física entre sistemaso NÃO É FUNÇÃO DESTA CAMADA SE

PREOCUPAR COM ERROS DE TRANSMISSÃO

o Conexões do tipo: ponto-a-ponto, multiponto, full ou half-duplex, serial ou paralela

Sua função principal envolve a transmissão transparente de sequências de bits pelo meio físico, ou seja, sem se

preocupar com seu significado, ou com a forma com queesses bits serão agrupados.

Mantém a conexão física entre sistemas.

Camada Física

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o Equipamentos...

Camada Física

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o Atribuições:o Transmissão de sequências de bits pelo

meio físicoo Modulação (transmissão analógica)o Codificação (transmissão digital)o Definição das características elétricas e

mecânicas do meio físicoo Definição das características funcionais e

procedurais do acesso ao meio

Camada Física

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o Na arquitetura de Redes...

Camada Física

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Representação dos bits por um sinal eletromagnético, para poder ser propagado pelo meio de transmissão

Controle da taxa por meio do projeto dos dispositivos da camada física e seus softwares de controle

Camada Física

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Fundamental para a correta transmissão dos bits, e feita com mecanismos de clock que controlam transmissor e receptor

Divisão de um link (meio físico) em canais lógicos, para melhorar a eficiência da transmissão

Camada Física

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Método que permite que dois nós fiquem conectados por um link dedicado

Camada Física

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Camada Física

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Transmissão da stream de bits:-Paralela X Serial-Half-Duplex X Full-Duplex-Sincronismo-Taxa de transmissão (bit rate)

Transmissão do sinal:-Meio / fios utilizados-Largura de banda-Modulação / codificação

Camada Física

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o Transmissão Serial X Paralelao Serial: um bit por vezo Paralela: Vários bits por vez

o Transmissão Serialo Maiores taxas efetivas de transmissãoo Maior imunidade a ruído (interferências)o Menor custo

o Transmissão Paralelao Menores taxas efetivas de transmissãoo Menor imunidade a ruído (interferências)o Maior custo

Em Redes de Computadores usa-se a transmissão serial!!!

Camada Física

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o Sentido da Transmissão:o Simplex: a transmissão se dá somente em

um sentido da comunicação

o Half-duplex (semi-duplex): a transmissão se dá em ambos os sentidos, porém não simultaneamente

o Full-duplex: a transmissão se dá em ambos os sentidos, e possivelmente ao mesmo tempo

Camada de Enlace de Dados

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o Transformar o canal de comunicação em uma linha livre de erros de transmissão

o Controle de erroso Controle de fluxoo Mostra uma ligação ponto a ponto para a camada

superior (os bits são passados na mesma ordem de saída)

o Disciplina acesso ao meio físico em redes de difusão (broadcast)

o Responsável pela delimitação/sincronização de quadros/caracteres = conjunto de bits da mesma mensagem que trafegam juntos pela rede.

o Exemplo de protocolos: IEEE 802.3, protocolos PPP, HDLC, ARP, ATM, Frame Relay, STP (Spanning-Tree Protocol)

- Broadcast: é o processo pelo qual se transmite ou difunde determinada informação, tendo como principal característica que a mesma informação está sendo enviada para muitos receptores ao mesmo tempo. Pode-se dizer que é o processo onde se envia uma informação a computadores na mesma hora. Broadcast geralmente é um endereço de rede utilizado quando não se conhece o destino, IP ou MAC.

- IEEE 802.3: Coleção de padrões que especificam as camadas física e a sub-camada MAC da camada de ligação de dados.

- Protocolo PPP – Ponto-a-ponto (Point-to-point protocol): Usado em configurações que variam desde o serviço discado por uma linha telefônica até o transporte de quadros ponto a ponto de alta velocidade por enlaces de fibra ótica, ou seja, usado sobre vários tipos de meios físicos. PPP encontra-se na lista de interfaces, implementado através de conexões físicas (RS-232 ou modens). Conhecido também como PPPoA e PPPoE, para serviços de autenticação, encriptação e compressão.

- HDLC: High-level data link control, protocolo de comunicação na camada de enlace, onde utiliza a transmissão síncrona de tramas, orientada por bit.

- ARP: Address Resolution Protocol, usado para encontrar um endereço da camada de ligação de dados a partir do endereço da camada de rede. O emissor difunde em broadcast um pacote ARP contendo o endereço IP de outro host e espera uma resposta com um endereço MAC respectivo. Cada máquina mantém uma tabela de resolução em cache para reduzir a latência e carga na rede. O ARP permite que o endereço IP seja independente do endereço Ethernet, mas apenas funcione se todos os hosts o suportarem. O ARP foi implementado em vários tipos de redes, não sendo restrito a redes IP.

- ATM: Asynchronous Transfer Mode, é uma arquitetura de rede de alta velocidade orientada a conexão e baseada na comutação de pacotes de dados. Pacotes encapsulados com tamanho fixo de 53 bytes (48 bytes de dados e 5 de cabeçalho).

- Frame Relay: É uma técnica de comutação de quadros efetuada de maneira confiável, considerando as seguintes características: redes locais com um serviço orientado a conexão, com baixo retardo e sem controle de erro nos nós. Quem faz a conversão dos dados para o protocolo Frame Relay é o equipamento ainda na LAN, geralmente um roteador.

- STP: Spanning Tree Protocol – Protocolo para equipamentos de rede que permite resolver problemas de loop em redes comutadas, auxiliando na melhor performance da rede. O algoritmo de STP determina qual é o caminho mais eficiente entre cada segmento separado por bridges ou switches, tendo um problema, ele recalcula indicando o novo caminho mais eficiente.


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o Equipamentos... Switches


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o Equipamentos... Switchso Equipamento utilizado para interligar diversos

computadoreso Possibilita a comunicação sem colisõeso Equipamento largamente utilizado nos dias

atuais


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o A camada de enlace é dividida em duas subcamadas:o Subcamada MAC (Media Access Control)

o Responsável pelo controle ao acesso do meio físicoo Prepara os quadros a serem transmitidoso Inclui informações de endereçamento e detecção de

erroso Subcamada LLC (Logical Link Control)

o Possibilita a diferentes tipos de protocolos utilizarem o mesmo meio físico

o Faz controle de erros e de fluxoo Compatibiliza os serviços oferecidos a camada de

redeo Realiza multiplexação

Objetivo: Ser independente da topologia e dos meios de transmissão


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o A camada de enlace tem o objetivo de prover uma conexão confiável sobre um meio físico, tem como função básica detectar e, opcionalmente, corrigir erros que por ventura ocorram no nível físico.

o Regular o fluxo de dados, de tal forma que receptores lentos não sejam atropelados por transmissores rápidos.


1919


2020

o Principais funções:o Estabelecimento e liberação da conexão de

enlace sobre conexões físicas ativaso Splitting da conexão de enlace: desta forma

pode haver uma conexão de enlace sobre várias conexões físicas

o Montagem e delimitação de quadros (framing): montagem de quadros a partir de unidades de quadros de serviços provindas da camada de rede e reconhecimento de quadros a partir da cadeia de bits vinda do nível físico


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o Principais funções:o Controle de fluxo: controla a taxa de transmissão

dos quadros, evitando que o sistema transmissor envie dados a uma taxa maior do que o receptor consegue processar. Utiliza para isso mecanismos como stop-and-wait, positive acknowledgment e sliding window.

o Controle de acesso: gerência do acesso ao meio de transmissão


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o Principais funções:o Controle de erro: a camada de enlace deve

detectar erros de transmissão, de formato e de operação devidos a problemas de conexão física ou mau funcionamento da própria camada. Os erros mais comumente detectados são erros devido a perdas, duplicação, não-ordenação e danificação de quadros

o Controle de sequência: as unidades de dados de serviço de enlace devem ser entregues à entidade de rede de destino na mesma ordem em que são recebidas da entidade de rede de origem


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o Principais funções:o Gerenciamento: a camada de enlace deve

exercer algumas funções de gerenciamento relacionadas à qualidade de serviço prestado, caracterizada por: tempo médio entre erros irrecuperáveis, taxa de erro residual decorrente da alteração, perda, duplicação e não-ordenação dos quadros, disponibilidade do serviço, atraso de trânsito e throughput (vazão).


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o Etherneto O padrão Ethernet foi criado pela Xeroxo Atuante na camada de enlaceo Normalizado como IEEE 802.3 – com apenas

uma sutil diferençao A velocidade de transmissão do Ethernet inicial

era de 2,94 Mb/s


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o Ethernet - Transmissãoo Inicialmente Half-duplex

o Ou enviava, ou recebia informações

o Evoluiu para Full-duplexo Pode enviar e receber simultaneamente


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o Endereço MACo Composto por 48 bitso Escrito em notação hexadecimalo Tem duas partes

o Identifica a fabricante do dispositivoo Identifica o dispositivo

o Usado para comunicação intra-rede


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o Endereçamento – L2 e L3


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o Formato do Quadro Ethernet

Preâmbulo Endereço de Destino Endereço de Origem Tipo Dados FCS


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- 8 bytes- 10101010...- Último byte: 10101011 (SFD)


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- Endereço MAC (48 bits)- Endereço do próximo host

Endereços MAC são únicos e portáveis!


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- Endereço MAC (48 bits)- Endereço do próprio host


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2 bytes no Tipo-Se o valor for inferior a 0x600 (1500), representa o tamanho do quadro -Se o valor for maior que 0x600 (1500), representa o número do protocolo da camada 3 que deve receber o quadro


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Dados (de 46 a 1500 bytes):-Onde as informações recebidas da camada 3 são armazenadas-Não pode ultrapassar o tamanho de 1500 bytes (limite da unidade de transmissão)-Não pode ter comprimento inferior a 46 bytes devido a possibilidade de colisão-Caso seja menor do que 46 bytesm deve-se complementar com 0 (padding)


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4 bytes no Frame Check Sequence-Valor da soma-Utilizado para verificação de integridade


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o Acesso ao Meioo Escuta o meio antes de transmitiro Reduz a probabilidade de colisão, mas não a

elimina devido ao retardo de propagaçãoo Continua a verificar o meio por um tempo para

saber se a transmissão foi bem sucedida (não ocorreu colisão)

o Para reduzir a probabilidade de uma nova colisão, a estação espera um tempo (back-off) aleatório para retransmissão


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o Topologias Físicaso Barramento

o Presente na Ethernet original e comutadao Estrela

o Topologia mais utilizada atualmente. Opera com um equipamento central (switch ou hub)


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o Evolução do Ethernet

Ethernet

Fast Ethernet

Gigabit Ethernet

10 Gigabit Ethernet


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o Etherneto Padrões

o 10BASE-5 – Cabos coaxiaiso 10BASE-2 – Cabos coaxiaiso 10BASE-T – Cabos par trançadoo 10BASE-F – Cabos de fibra óptica

o Topologia física: barramento e estrelao Utiliza CSMA/CD (Carrier Sense Multiple

Access with Collision Detection), protocolo que organiza a forma como os dispositivos de rede compartilham o canal utilizando a Ethernet

o Suporta apenas half-duplex


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o Fast Etherneto Padrões

o 100BASE-TX – Cabos categoria 5o 100BASE-T4 – Cabos categoria 3o 100BASE-FX – Cabos de fibra óptica

o Topologia física: estrelao Quando utilizada com switch, pode operar em

full-duplexo Opera a 31,25MHzo Taxa de transmissão 100Mb/s


4040

o Gigabit Etherneto Padrões

o 1000BASE-LXo 1000BASE-SXo 1000BASE-CXo 1000BASE-T

o Suporta hubs e switchso Topologia física estrelao Pode operar em half ou full-duplexo Opera a 62MHzo Taxa de transmissão: 1Gb/s

} Fibra óptica

} Cabo metálico

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