1. Primeira parte de uma introduo s redes informticas Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 1

2. Noes elementares sobre redes: o que so, quevantagens tm, que tipos existemRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria2 3. O que uma rede de computadores?um sistema decomunicao de dadosconstitudo atravs dainterligao decomputadoreseperifricos, comafinalidade de trocarinformao e partilharrecursos.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 3 4. Vantagens das redes Partilha de recursos fsicos (discos, impressoras, etc.); Partilha de programas; Partilha de ficheiros; Intercmbio de mensagens e informao; Melhor organizao do trabalho em grupo.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 4 5. A nvel de hardware necessitam de: 1.Computadores; 2.Perifricos (impressoras, cds, modems, etc.); 3.Meios fsicos de transmisso ( cabos, ou sistemas de comunicaes sem fios ondas propagadas no espao); 4.Dispositivos de ligao dos computadores rede (placas de rede, modems e/ou outros dispositivos); Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 5 6. A nvel de Software necessitam 1. Utilitrios e programas de aplicao para trabalho emrede; 2. Sistemas operativos especficos para redes; 3. Drivers de placa de rede, complementam o sistemaoperativo no sentido de este poder comunicar com a placa; 4. Protocolos de comunicao que tornam possveltecnicamente a emisso e recepo de dados entre oscomputadores envolvidos numa comunicao;Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 6 7. Transmisses de dados So feitas entre um transmissor e um receptor eatravs de um meio de transmisso ou canal. Os dados so transportados por ondaselectromagnticas ou luminosas. Os meios de transmisso podem ser guiados ouno guiados. Os guiados orientam as ondas casodos cabos e os no guiados no orientam casodo ar ou da gua do mar.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 7 8. Dados e sinais digitais e analgicos (1/7) O termo digital est associado a tudo aquilo que podeser representado por valores discretos (como 0,1,2,3,...)e/ou trabalha com esses tipos de valores. Como os computadores ditos digitais trabalham com abase binria (0,1) o termo digital neste mbito ficanormalmente restringido a tudo aquilo que se refere aosvalores 0 e 1 ou a dois quaisquer valores ou estados quelhes podem estar associados. A tendncia actual para a generalizao da utilizaodos sinais digitais mesmo nas redes telefnicas. Isto estaa decorrer com a evoluo das redes telefnicastradicionais para a RDIS (Redes Digitais com integraode servios).Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria8 9. Dados e sinais digitais e analgicos (2/7) Em contrapartida, o termo analgico refere-se a tudoaquilo que pode ser representado por valorescontnuos e/ou trabalha com esses tipos de valores. Vamos ver em que medida estes termos se relacionamentre si e com o que nos interessa neste momento.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria9 10. Dados e sinais digitais e analgicos (3/7) Os termos digital e analgico, no contexto dascomunicaes de dados, podem aplicar-se a: Dados Sinais Transmisses Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 10 11. Dados e sinais digitais e analgicos (4/7) Dados Dados analgicos tomam valores contnuos dentro deum determinado intervalo. O exemplo mais comum oda voz. Tambm o so vdeos, temperaturas, presses,etc. Dados digitais tomam valores discretos. So exemplocaracteres de texto e nmeros inteiros. Tambm todos osdados armazenados e tratados por computadoresdigitais esto nesta forma.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 11 12. Dados e sinais digitais e analgicos (5/7) Sinais Digitais - sinais com apenas duas amplitudes que deste modo codificam os bits (0 e 1) que transportam. Analgicos - sinais cujas amplitudes e/ou frequncia so usadas para codificar os bits da informao transmitida.010 1 01 0Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria12 13. Dados e sinais digitais e analgicos (6/7) Dados e sinais Sinais analgicos Dados analgicos Voz Telefone Sinal analgico Dados digitais Ficheiro binrio MODEM Sinal analgico Sinais digitais Dados analgicos Sinal analgico CODEC Sinal digital Dados digitais Dados digitais Transmissor digital Sinal digital Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 13 14. Dados e sinais digitais e analgicos (7/7) Transmisses Analgicas so um meio de transmitir sinais analgicos (comovoz ou dados digitais modulados por um MODEM). O sinal, aolongo do canal, perde energia e fica distorcido. Por isso, usam-se amplificadores que recuperam a energia mas no a formaoriginal; pelo contrrio, aumentam a distoro. Digitais so um meio de transmitir sinais digitais, binrios nonosso caso. O sinal, ao longo do canal, perde energia e ficadistorcido. Mas aqui usam-se repetidores que lem o padro de0s e 1s do sinal e reenviam-no num sinal limpo e com a energiainicial.14Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 15. Distoro de sinal Perda de forma do sinal durante a transmisso.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria15 16. Atenuao de sinal Perda de amplitude do sinal ao longo da transmisso. Pode obrigar ao uso de repetidores para corrigir essa perda.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria16 17. Transmisses simplex, half-duplex e full-duplex (1/2) Simplex: apenas um computador pode emitir parao outro Half-duplex: qualquer computador pode enviarpara o outro, mas as transmisses soalternadamente num sentido e noutro Full-duplex: as transmisses em ambos ossentidos so possveis em simultneo. Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 17 18. Modulao em Amplitude (AM ou ASK)Neste tipo de modulao modifica-se o valor da amplitude de um sinal deacordo com o valor a codificar (0 ou 1), mantendo-se inalterada a frequncia e afase.Seguidamente este sinal codificado adicionado portadora de transmissoque enviada.O receptor efectua o processo inverso recuperando a informao enviada.Esta modulao sensvel aos vrios tipos de rudo obrigando emisso demaiores potncias. 0 -> valor A 1 -> valor B Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 18 19. Modulao em Frequncia (FM ou FSK) Neste tipo de modulao, altera-se a frequncia de acordo com os valores do sinaldigital, mantendo-se inaltervel a amplitude e a fase. Por exemplo, segundo o CCITT, atribui-se a frequncia superior ao zero (0),alterando-se a frequncia para um valor inferior quando se tiver de modular o um(1); seguidamente este sinal codificado adicionado portadora de transmissoque enviada. O receptor efectua o processo inverso recuperando a informao enviada, talcomo na modulao AM. Esta modulao resiste melhor a perturbaes, tendo um bom rendimento demodulao/demodulao, assim como simplicidade na tecnologia necessria.0 -> freq. baixa1 -> freq. altaRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 19 20. Modulao em Fase (PM ou PSK) Neste tipo de modulao a fase da portadora que varia de acordo com astransies dos valores digitais a codificar, mantendo-se inaltervel a amplitude e afrequncia O sinal codificado adicionado portadora de transmisso que enviada. Oreceptor efectua o processo inverso recuperando a informao enviada. Tem tambm um bom rendimento de modulao sofrendo baixa influncia dosrudos.00 Fase de 4501 Fase de 13511 Fase de 22510 Fase de 315Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 20 21. Codificao e modulao Para transmitir os bits de um computador paraoutro h que definir ao nvel fsico o formato queeles devem assumir nisso consiste a codificao. No caso em que os sinais a transmitir tenham deser convertidos do formato digital para o formatoanalgico h que proceder a operaes deModulao. A operao inversa chamadaDesmodulao. Os dispositivos que realizam estas operaes soconhecidos como ModemsRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria21 22. Multiplexao (1/3) Consiste na operao de transmitir varias comunicaes diferentes aomesmo tempo atravs de um nico canal fsico; o dispositivo queefectua este tipo de operao chama-se Multiplexador. . n entradas n sadas DEMULTIPLEXER MULTIPLEXER 1 ligaon canaisRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 22 23. Multiplexao (2/3) Podeser conseguida por multiplexao emfrequncia, em que cada sinal modulado por umaportadora com frequncia diferente. A largura de bandado canal tem de ser maior do que as somas daslarguras de banda dos vrios canais.Emissor 1 Canal 1 (f1)M Receptor 1 MEmissor 2UCanal 2 (f2)U Receptor 2 XCanal 3 (f3)X Receptor 3Emissor 3Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 23 24. Multiplexao (3/3) Pode ser conseguida por multiplexao por diviso notempo, atravs de diferentes algoritmos, mas todos comuma base comum: a de, durante uma fatia de tempo, alargura de banda do meio de transmisso estar ocupadapor uma dada transmisso.CC C C C C CC CEmissor 1 aa a a a a aa aM Receptor 1M nn n n n n nn nEmissor 2 U aa a a a a aa aU Receptor 2Xll l l l l ll lX Receptor 3Emissor 312 3 1 2 3 12 3 Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria24 25. Transmisses sncronas e assncronas (1/2)SncronaQue ocorre a intervalosregulares entre o emissore o receptor. Existe umalinha comum entre ambospela qual corre um sinalde relgio digital, queassim coloca ambos emsintonia. a norma pararedes locais.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria25 26. Transmisses sncronas e assncronas (2/2) Assncrona Que no sincronizada; obriga a que cada pacote de dados se identifique e assinale o seu incio e fim. Usa-se nas ligaes entre dois computadores atravs de um cabo srie ou na ligao a terminais.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria26 27. :::Definio:::O decibel (dB) uma medida da razo entre duas quantidades, sendo usado para uma grande variedade demedies em acstica, fsica e electrnica. O decibel muito usado na medida da intensidade dos sons. :::Ilustrao::: :::Unidade de medida::: O decibel uma unidade adimensional, logo no tem unidade de medida. 27 Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12ESML - Prof. Joo Faria 28. :::Definio:::Bitrate significa taxa de bits ou taxa de transferncia de bits.Nas telecomunicaes e na computao, o bitrate o nmero de bits convertidos ou processados por unidade de tempo. :::Ilustrao:::...:::Unidades de Medida::: O bitrate medido em bits por segundo (bps ou b/s), muitas vezes utilizado em conjunto com um prefixo SI , como kbps, Mbps, Gbps, etc. De acordo com o seguinte: 1.000 bps = 1 kbps (1 kilobit ou mil bits por segundo) 1.000.000 bps = 1 Mbps (1 megabit ou 1 milho de bits por segundo) 1.000.000.000 bps = 1 Gbps (1 gigabit ou mil milhes de bits por segundo) Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 28 29. :::Definio:::A largura de banda um conceito central em diversos campos de conhecimento, incluindo teoria da informao,rdio, processamento de sinais, electrnica e espectroscopia. Em rdio a comunicao corresponde faixa defrequncia ocupada pelo sinal modulado. Em electrnica normalmente corresponde faixa de frequncia na qualum sistema tem uma resposta em frequncia aproximadamente plana.:::Ilustrao::: :::Unidades de Medida:::Largura de banda a medida da faixa de frequncia, em hertz, de um sistema ou sinal.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12ESML - Prof. Joo Faria 29 30. Classificao dos cdigos de transmisso(1/3)Os cdigos de transmisso podem classificar-se de vrios pontos de vista: Polaridade: Cdigos Unipolares - os impulsos tm uma nica polaridade; em cdigosbinrios os dois estados so representados por um impulso e pela ausncia deimpulso Cdigos Polares - os impulsos apresentam polaridade positiva e negativa,podendo ainda um estado ser representado pela ausncia de impulso Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 30 31. Classificao dos Cdigos de Transmisso (2/3)Binrio NRZ (Non Return to Zero) NRZ-L (Non Return to Zero - Level) Usa dois nveis de sinal para representar 0 e 1 (codificao absoluta) O nvel do sinal permanece constante durante o intervalo de um bit NRZ-I (Non Return to Zero - Inverted) Mudana de nvel representa 1 Codificao diferencial Imune a inverses de polaridade Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 31 32. Classificao dos Cdigos de Transmisso (3/3)Bifsicos Manchester Transio no meio de cada bit 1: transio ascendente 0: transio descendente Manchester Diferencial Transio no meio de cada bit Diferencial 0: transio no incio do bit 1: ausncia de transio no incio do bitRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 32 33. TCNICAS DE DETECO E CORRECO DE ERROSDETECO DE ERROSDeteco de erros a capacidade de detectar erros causados por rudo ou outras causasdurante a transmisso de um emissor para um receptor.CORRECO DE ERROSCorreco de erros, para alm da deteco do erro, permite a sua correco. Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 33 34. CORRECO DE ERROSIMPLEMENTAOH duas formas de implementar um sistema de correco de erros:* Pedido Automtico de Repetio ou ARQ (Automatic repeat request[1]):O transmissor envia os dados e um cdigo de deteco de erros, que permite que o receptordetecte a existncia de erros.Se no encontrar erros, envia uma mensagem (um ACK, ou seja, aviso de recepo) ao emissor.Se o emissor no receber o ACK, ento porque a mensagem continha erros e automaticamentere-transmitida.* Correco Adiantada de erros ou FEC (Forward error correction[2]):O emissor codifica os dados com um cdigo de correco de erros e envia a mensagem.O receptor descodifica a mensagem que recebe para a forma "mais provvel" ou seja, os cdigosso implementados de forma a que a quantidade fosse necessria uma quantidade de rudo"improvvel" para que a mensagem chegasse errada ao receptor. Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria34 35. Paridade de CaractereEsta tcnica consiste em acrescentar um bit extra ao caractere, isto , empregaa tcnica de paridade que pode ser paridade par ou paridade mparAlm dos oito bits de carctere que so gerados, a estao transmissoraadiciona um bit de paridade para cada carcter e a soma desses nove bits devermanter-se sempre mpar ou par, dependendo da tcnica de paridadeempregada.Exemplos:Paridade Par:Carcter Bit de Paridade Sequncia a Transmitir 1000100010001000 1110000111100001Paridade mpar: CarcterBit de Paridade Sequncia a Transmitir1000100 1100010011110000 011100000Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria35 36. O equipamento transmissor calcula o bit de paridade para cada caracteretransmitido.O receptor calcula um novo bit de paridade em cima dos bits recebidos ecompara este bit com aquele enviado pelo transmissor.Se forem iguais, a transmisso considerada correcta; se no; havernecessidade de retransmisso do carcter.Caso haja um nmero par de bits com erro, esta tcnica no conseguedetectar, pois a verificao de bits "1"s do caractere recebido permanecerpar ou mpar, de acordo com o mtodo, satisfazendo ao mtodo do bit deparidade. Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 36 37. CRC - CYCLIC REDUNDANCY CHECKINGO mtodo CRC (Cyclic Redundancy Checking), embora use uma tcnica maiscomplexa, bem mais eficiente que os anteriores.A tcnica de verificao cclica executada por ambas as estaes transmissorae receptora e consiste na diviso de todos os bits de um bloco por um valorbinrio constante (polinmio gerador).O quociente desprezado e o resto desta operao ser o carcter deverificao que ser transmitido.O CRC, tambm conhecido como mtodo de deteco polinomial, umprocesso de verificao de erros sofisticado que os anteriores, permitindo quese detecte praticamente a ocorrncia de qualquer grupo de erros. Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria37 38. Na transmisso1 - Os dados de informao a serem transmitidos so transformados numpolinmio D(x), em funo dos 0"s e "1"s.2 - Ao polinmio D(x) ser adicionado no fim; o mesmo nmero de zeros quantoo grau do polinmio gerador G(x).3 - Fazemos a diviso do polinmio D(x) por G(x).4 - O resto desta diviso R(x) ser adicionado no fim da transmisso de D(x).Na recepo1 - Os dados recebidos sero divididos pelo mesmo polinmio gerador G(x).2 - Se o resto desta diviso for igual a zero, significa que no houve erros natransmisso; caso contrrio, foi detectado erro na transmisso, sendo necessrioa retransmisso da informao enviada anteriormente.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria38 39. Exemplo:D(x)=x7+x5+ x4+x2+x1 , ou seja: 10110110G(x)= x4+ x3+x0 , ou seja: 11001Polinmio de 4 grau temos que adicionar 4 bits 0 a D(x)Caso o receptor tivesse recebido a seguinte mensagem 101101110111, a divisopelo polinmio gerador no daria zero, como tal iria pedir a retransmissoda mensagemChecksumO checksum de uma mensagem uma soma aritmtica de certoscomponentes da mensagem - por exemplo a soma de todos os bytes que acompem.Esta soma enviada pelo emissor e recalculada no receptor, para sercomparada com a soma enviada. Se no forem coincidentes, indica quehouve um erro na transmisso. Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 39 40. Compresso de DadosVersusCompactao de Dados So dois processos distintos Compresso: reduz a quantidade de bits pararepresentar algum dado Compactao: unio de dados que no estejamunidos. Ex.: Desfragmentao de discosRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria40 41. Compresso de Dados A compresso de dados, como o prprio nomesugere, o acto de comprimir dados Comprimir algo torn-lo menor, atravs de algumalgoritmo de compresso, reduzindo a quantidadede bits para se representar um dado Comprimir dados destina-se tambm a retirar aredundncia, baseando-se que muitos dadoscontm informaes redundantes que podem ouprecisam ser eliminadas de alguma forma Ex. A sequncia AAAAAA, que ocupa 6 bytes, poderiaser comprimidapara 6A, queocupa2 bytes Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 41 42. Razo de Compresso Uma das formas de se verificar a eficinciade um algoritmo atravs da razo decompresso Ela definida pela porcentagem que oarquivo comprimido representa em relao aotamanho do arquivo no comprimido. Exemplo: se o arquivo no comprimidopossui 100 bytes e o arquivo comprimidoresultante possui 30 bytes, ento a razo decompresso de 30%, ou 10:3Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria42 43. Tipos de Compresso Existem dois tipos de compresso: Compresso sem perda de dados Compresso com perda de dados Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 43 44. Compresso sem Perda de Dados Definida como uma operao sem perdas de nenhumdado A informao comprimida atravs de um algoritmo e,ao descomprimir, todas as informaes sorecuperadas Exemplo tpico: ficheiros bzip, gzip, .gz Os mais conhecidos so o .zip ou .rar.Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria44 45. Compresso sem Perda de Dados Ela usada quando importante que a informao original e a descompactada sejam idnticas Ex.: executveis e documentos texto E com relao s imagens? Alguns formatos usam apenas esse tipo. Ex. PNG e GIF* Outros formatos usam ambos. Ex.: TIFF e MNG Outros formatos usam algoritmos com perdas. Ex.: .jpegRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria45 46. Tcnicas de Compresso sem Perda de Dados Antes de se utilizar a tcnicas de compresso, necessrio saber qual o tipo de informao que ser compactada Texto Imagens Sons Algoritmos de compresso de textos no so eficientes na compresso de sonsRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria46 47. Compresso com Perda de Dados Definido como operao que admite alguma perdade qualidade dos dados A informao comprimida por algum algoritmoe, ao descomprimir, a informao diferente daoriginal, mas suficientemente parecida para queseja til Exemplo tpico: a maioria das imagens .jpg nainternet em que se percebe uma diminuio daqualidade prximo das margens ou trocas de corna imagemRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria47 48. Compresso com Perda de Dados A compresso com perda consegue uma dimensomenor em disco Possui, porm, uma qualidade mnima com relaoao original Usada habitualmente em sons, vdeos e imagens,principalmente na troca de informaes pelainternet Vdeos podem ser comprimidos numa razo de 300:1,perdas imperceptveis ao ouvido humano; Sons e imagens so comprimidos numa razo 10:1, masimagem tem a qualidade afectadaRedes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria48 49. Exemplo de Compresso com PerdaImagemImagemMesma ImagemOriginal (12KB) Comprimida (85% Altamente Comprimidamenos informao, (96% menos informao,1.8KB)0.56KB)Redes de Comunicao - Mdulo 1 - 2011-12 ESML - Prof. Joo Faria 49