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Aula – 23 e 30/10/12 – Redes de Computadores e Telecom 1.

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1 Aula – 23 e 30/10/12 – Redes de Computadores e Telecom 1

2 Exercícios ( ) 1- O que são os Serviços de Radiodifusão? 2- Quais são os Tipos de Serviço de Radiodifusão? 3- O que é cabeamento estruturado? 4- Quais são as características de uma Rede Estruturada? 5- Quais as principais vantagens oferecidas por um Cabeamento Estruturado? 6- Porque devemos usar um Cabeamento Estruturado?. 7- Cite as Organizações que desenvolveram normas para a padronização do Cabeamento Estruturado. 8- Quais são as normas mais comuns desenvolvidas? 2

3 Modelo de Referência-OSI Quando as redes de computadores surgiram, as soluções eram, namaioria das vezes, proprietárias, isto é uma determinada tecnologia só era suportada por seu fabricante. Não havia a possibilidade de se misturar soluções de fabricantes diferentes. Dessa forma um mesmo fabricante era responsável por construir praticamente tudo na rede. Para facilitar a interconexão de sistemas de computadores a ISO (International Standards Organization) desenvolveu um modelo de referência chamado OSI (Open Systems Interconnection), para que os fabricantes pudessem criar protocolos a partir desse modelo. Este modelo é dividido em camadas hierárquicas onde cada camada usa as funções da própria camada ou da camada anterior. Ao passar por cada uma dessas camadas são acopladas aos pacotes de dados informações de endereçamento, para que os pacotes de dados cheguem a seu destinatário com segurança. 3

4 Modelo de Referência-OSI 4

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7 As sete camadas podem ser agrupadas em três grupos: Aplicação, Transporte e Rede. Rede: As camadas deste grupo são camadas de baixo nível que lidam com a transmissão e recepção dos dados da rede. Transporte: Esta camada é responsável por pegar os dados recebidos da rede e transformá-los em um formato compreensível pelo programa. Quando seu computador está transmitindo dados, esta camada pega os dados e os divide em vários pacotes para serem transmitidos pela rede. Quando seu computador está recebendo dados, esta camada pega os pacotes recebidos e os coloca em ordem. Aplicação: Essas são as camadas mais altas que colocam os dados no formato usado pelo programa. 7

8 1- Camada Física Esta camada pega os quadros transmitidos pela camada de Link de Dados e os transforma em sinais compatíveis com o meio onde os dados deverão ser transmitidos. Se o meio for elétrico, essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais elétricos a serem transmitidos pelo cabo; Se o meio for óptico (uma fibra óptica), essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais luminosos; Se uma rede sem fio (wireless), for usada, então os 0s e 1s são convertidos em sinais eletromagnéticos; e assim por diante. No caso da recepção de um quadro, a camada física converte os sinais do cabo em 0s e 1s e envia essas informações para a camada de Link de Dados, que montará o quadro e verificará se ele foi recebido corretamente 8

9 1- Camada Física Sua função é lidar com a transmissão pura de bits, níveis de tensão, duração de um bit, taxa de transmissão, comprimento máximo, construção dos conectores É responsável da transferência de bits num circuito de comunicação. Os dispositivos que operam nesta camada incluem: placas de rede, hubs, repetidores. Para isto, as questões a serem resolvidas neste nível são do tipo: Os modos de representação dos bits 0 e 1 de maneira a evitar ambigüidades ou confusões (valor da tensão em volts para a representação dos valores 0 e 1 dos bits, duração de cada sinal representando um bit, a codificação dos sinais, etc...); Os tipos de conectores a serem utilizados nas ligações (número de pinos utilizado, as funções associadas a cada pino,...); Modo de transmissão adotado (unidirecional, bidirecional,...); Modo de conexão adotado (ponto-a-ponto, multiponto,...); Modo de tratamento dos erros (detecção, tratamento, etc...). 9

10 1- Camada Física Os equipamentos, protocolos e dispositivos utilizados nesta camada são: Modem - É um dispositivo eletrônico que modula um sinal digital numa onda analógica, pronta a ser transmitida pela linha telefónica, e que demodula o sinal analógico e reconverte-o para o formato digital original.[[ RDSI ( Rede Digital de Sinais Integrados) – tecnologia de par metálico para transmissão de sinais digitais RS é um padrão para troca serial de dados binários entre um DTE (terminal de dados, de Data Terminal equipment) e um DCE (comunicador de dados, de Data Communication equipment). É comumente usado nas portas seriais dos PCs Bluetooth é uma especificação industrial para áreas de redes pessoais sem fio USB (Universal Serial Bus ) é um tipo de conexão "ligar e usar” (plug & play) que permite a conexão de periféricos sem a necessidade de desligar o computador. 10

11 1- Camada Física Exemplos de equipamentos, protocolos e dispositivos utilizados nesta camada 11 Placa de Rede Repetidores – repete o sinal de um lado para outro

12 2- Camada de Enlace de Dados Tem por função principal a transformação do meio de comunicação "bruto" em uma linha livre de erros de transmissão para a camada de Rede. Ela efetua esta função através do fracionamento das mensagens recebidas do emissor (camada de rede) em unidades de dados denominadas quadros, que correspondem a algumas centenas de bytes. Nestes quadro são adicionadas informações como o endereço da placa de rede de origem, o endereço da placa de rede de destino, dados de controle, os dados em si e uma soma de verificação, também conhecida como CRC (Cyclical Redundancy Check) Estes quadros são transmitidos seqüencialmente e vão gerar quadros de reconhecimento enviados pelo receptor. Esta camada é responsável pela detecção e possível correção de erros que possam acontecer no nível físico. Também é responsável pela transmissão e recepção de quadros e pelo controle de fluxo. 12

13 2- Camada de Enlace de Dados A camada de enlace é responsável por todo o processo de comutação. Após o recebimento dos bits, ela os converte de maneira inteligível, os transforma em unidade de dados, subtrai o endereço físico e encaminha para a camada de rede que continua o processo Exemplo de protocolos nesta camada: PPP (Poit-to-Point Protocol), LAPB (Link Access Procedure Balanced) (do X.25),NetBios (Network Basic Input/Output System). Em redes do padrão IEEE 802 (norma que tem como objetivo definir uma padronização para redes locais e metropolitanas das camadas 1 e 2) E outras não IEEE 802 como a FDDI (Fiber Distributed Data Interface), que estabelece normas para redes de fibras ópticas até 100Mbps As redes sem fio IEEE , que também são conhecidas como redes Wi-Fi ou wireless, foram uma das grandes novidades tecnológicas dos últimos anos. Atualmente, são o padrão de facto em conectividade sem fio para redes locais 13

14 2- Camada de Enlace de Dados Exemplos de equipamentos desta camada 14 Bridges Permite aumentar o alcance de um segmento de rede num âmbito local Encaminha tráfego de um segmento para outro apenas se a estação destino estiver nesse outro segmento. Switches Um switch funciona como um nó central de uma rede em estrela. Ele tem como função o chaveamento (ou comutação) entre as estações que desejam se comunicar.

15 3- Camada de Rede A camada de Rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes. Ela é quem faz a conversão dos endereços físicos em endereços lógicos, de forma que os pacotes consigam chegar corretamente ao destino. Essa camada também determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseada em fatores como condições de tráfego da rede e prioridades. São funções desta camada o encaminhamento, endereçamento, interconexão de redes, tratamento de erros, fragmentação de pacotes, controle de congestionamento e sequenciamento de pacotes Ela deve, finalmente, resolver todos os problemas relacionados à interconexão de redes heterogêneas, particularmente: incompatibilidades no endereçamento; incoerências em relação aos tamanhos das mensagens A partir de dispositivos como roteadores, ela decide qual o melhor caminho para os dados no processo, bem como o estabelecimento das rotas 15

16 3- Camada de Rede Exemplo de protocolos de endereçamento lógico são o IP (Internet Protocol) IPX (Internetwork Packet Exchange) IPX (Internetwork Packet Exchange) O IPX é um protocolo não orientado a conexão, ou seja, quando um processo que esta sendo executado em um nó da rede deseja comunicar-se com outro processo em outro nó da rede, nenhuma conexão entre os dois nodos é estabelecida. Desta forma, os pacotes IPX contendo dados são endereçados e enviados para o destinatário, sem nenhuma garantia ou verificação do sucesso na comunicação. A segurança na troca de pacotes é de responsabilidade dos protocolos implementados acima do IPX. As tarefas realizadas pelo protocolo IPX incluem endereçamento e roteamento possibilitando assim a movimentação de pacotes de dados entre nodos da rede. O protocolo IPX define esquemas de endereçamento inter-redes e intra-nós, confiando ao hardware da rede a definição do endereçamento dos nós. 16

17 3- Camada de Rede Exemplo de protocolos de endereçamento lógico são o IP (Internet Protocol) IPX (Internetwork Packet Exchange ) IP (Internet Protocol): O IP oferece um serviço de datagramas não confiável (também chamado de melhor esforço); ou seja, o pacote vem quase sem garantias. O pacote pode chegar desordenado (comparado com outros pacotes enviados entre os mesmos nós), também podem chegar duplicados, ou podem ser perdidos por inteiro. Se a aplicação requer maior confiabilidade, esta é adicionada na camada de transporte. O IP é o elemento comum encontrado na Internet pública dos dias de hoje. É descrito no RFC 791 da IETF, que foi pela primeira vez publicado em Setembro de Este documento descreve o protocolo da camada de rede mais popular e atualmente em uso. Esta versão do protocolo é designada de versão 4, ou IPv4. O IPv6 tem endereçamento de origem e destino de 128 bits, oferecendo mais endereçamentos que os 32 bits do IPv4. 17

18 3- Camada de Rede 18 Datagrama dos Protocolos IPv4 (32bits) e Ipv6 (128bits)

19 3- Camada de Rede 19 Equipamento que opera nesta camada é o Roteador

20 3- Camada de Rede 20 Diferenças entre Hub, Switch e Roteador Hub - O hub é um dispositivo que tem a função de interligar os computadores de uma rede local. Sua forma de trabalho é a mais simples se comparado ao switch e ao roteador: o hub recebe dados vindos de um computador e os transmite às outras máquinas. No momento em que isso ocorre, nenhum outro computador consegue enviar sinal. Sua liberação acontece após o sinal anterior ter sido completamente distribuído. Em um hub é possível ter várias portas, ou seja, entradas para conectar o cabo de rede de cada computador. Geralmente, há aparelhos com 8, 16, 24 e 32 portas. A quantidade varia de acordo com o modelo e o fabricante do equipamento. Caso o cabo de uma máquina seja desconectado ou apresente algum defeito, a rede não deixa de funcionar, pois é o hub que a "sustenta". Hubs são adequados para redes pequenas e/ou domésticas. Havendo poucos computadores é muito pouco provável que surja algum problema de desempenho.

21 3- Camada de Rede 21 Diferenças entre Hub, Switch e Roteador Switch - O switch é um aparelho muito semelhante ao hub, mas tem uma grande diferença: os dados vindos do computador de origem somente são repassados ao computador de destino. Isso porque os switchs criam uma espécie de canal de comunicação exclusiva entre a origem e o destino. Dessa forma, a rede não fica "presa" a um único computador no envio de informações. Isso aumenta o desempenho da rede já que a comunicação está sempre disponível, exceto quando dois ou mais computadores tentam enviar dados simultaneamente à mesma máquina. Essa característica também diminui a ocorrência de erros (colisões de pacotes, por exemplo).

22 3- Camada de Rede 22 Roteador - O roteador (ou router) é um equipamento utilizado em redes de maior porte. Ele é mais "inteligente" que o switch, pois além de poder fazer a mesma função deste, também tem a capacidade de escolher a melhor rota que um determinado pacote de dados deve seguir para chegar em seu destino. É como se a rede fosse uma cidade grande e o roteador escolhesse os caminhos mais curtos e menos congestionados. Existem basicamente dois tipos de roteadores: Estáticos: este tipo é mais barato e é focado em escolher sempre o menor caminho para os dados, sem considerar se aquele caminho tem ou não congestionamento; Dinâmicos: este é mais sofisticado (e conseqüentemente mais caro) e considera se há ou não congestionamento na rede. Ele trabalha para fazer o caminho mais rápido, mesmo que seja o caminho mais longo. De nada adianta utilizar o menor caminho se esse estiver congestionado.. Os roteadores são capazes de interligar várias redes e geralmente trabalham em conjunto com hubs e switchs. Ainda, podem ser dotados de recursos extras, como firewall, por exemplo.

23 4- Camada de Transporte Nas redes de computadores os dados são divididos em vários pacotes. Quando estamos transferindo um arquivo grande, este arquivo é dividido em vários pequenos pacotes. No computador receptor, esses pacotes são organizados para formar o arquivo originalmente transmitido. A camada de Transporte é responsável por pegar os dados enviados pela camada de Sessão e dividi-los em pacotes que serão transmitidos pela rede. No computador receptor, a camada de Transporte é responsável por pegar os pacotes recebidos da camada de Rede e remontar o dado original para enviá-lo à camada de Sessão. Isso inclui controle de fluxo (colocar os pacotes recebidos em ordem, caso eles tenham chegado fora de ordem) e correção de erros, tipicamente enviando para o transmissor uma informação de reconhecimento (acknowledge), informando que o pacote foi recebido com sucesso. 23

24 4- Camada de Transporte A camada de Transporte separa as camadas de nível de Aplicação (camadas 5 a 7) das camadas de nível Rede (camadas de 1 a 3). As camadas de Rede estão preocupadas com a maneira com que os dados serão transmitidos e recebidos pela rede, mais especificamente com os pacotes que são transmitidos pela rede, Enquanto que as camadas de Aplicação estão preocupadas com os dados contidos nos pacotes, ou seja, estão preocupadas com os dados propriamente ditos. A camada 4, Transporte, faz a ligação entre esses dois grupos. 24

25 4- Camada de Transporte A camada de transporte é responsável pela qualidade na entrega/recebimento dos dados. Após os dados já endereçados virem da camada 3, é hora de começar o transporte dos mesmos. A camada 4 gerencia esse processo, para assegurar de maneira confiável o sucesso no transporte dos dados. Por exemplo, um serviço bastante interessante que atua de forma interativa nessa camada é o QoS ou Quality of Service (Qualidade de Serviço), que é um assunto bastante importante é fundamental no processo de trabalho da internet. Após os pacotes virem da camada de rede, já com seus "remetentes/destinatários", é hora de entregá-los, como se as cartas tivessem acabados de sair do correio (camada 3), e o carteiro fosse as transportar (camada 4). Junto dos protocolos de endereçamento (IP e IPX), agora entram os protocolos de transporte (por exemplo, o TCP e o SPX) 25

26 4- Camada de Transporte Os principais protocolos desta camada são: TCP – (Transmission Control Protocol) é um dos protocolos sob os quais assenta o núcleo da Internet. A versatilidade e robustez deste protocolo tornou-o adequado a redes globais, já que este verifica se os dados são enviados de forma correta, na sequência apropriada UDP (User Datagram Protocol) é um protocolo simples da camada de transporte. Ele é descrito na RFC 768 e permite que a aplicação escreva um datagrama encapsulado num pacote IPv4 ou IPv6, e então enviado ao destino. Mas não há qualquer tipo de garantia que o pacote irá chegar ou não ada e sem erros, pela rede. RTP (Real-time Transport Protocol) é um protocolo de redes utilizado em aplicações de tempo real como, por exemplo, entrega de dados áudio ponto-a-ponto, como Voz sobre IP. Define como deve ser feita a fragmentação do fluxo de dados áudio, adicionando a cada fragmento informação de sequência e de tempo de entrega DCCP – (Protocolo de Controle de Congestionamento de Datagramas )- é um novo protocolo da camada de transporte que implementa conexões bidirecionais unicast, controle de congestionamento nao- confiavel de datagramas. 26

27 4- Camada de Transporte Protocolos da Camada de Transporte da Internet TCP Orientado à conexão Confiável: garante ordem de entrega dos pacotes. Pacotes de dados trocados pertencem a uma mesma sessão. Controle de congestionamento. Controle de fluxo. Orientado à conexão. Sem garantia a atrasos. Sem garantia de banda. UDP: Não orientado à conexão (datagrama). Não confiável, sem ordem de entrega. Mesmo comportamento do “melhor esforço” do IP (“Best Effort”). Sem garantia a atrasos. Sem garantia de banda. 27

28 5- Camada de Sessão Esta camada permite que dois programas em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. Nesta sessão, esses dois programas definem como será feita a transmissão dos dados e coloca marcações nos dados que estão sendo transmitidos. Se porventura a rede falhar, os dois computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida em vez de retransmitir todos os dados novamente. Por exemplo, você está baixando s de um servidor de s e a rede falha. Quando a rede voltar a estar operacional, a sua tarefa continuará do ponto em que parou, não sendo necessário reiniciá-la. Note que nem todos os protocolos implementam esta função. 28

29 5- Camada de Sessão Após a recepção dos bits, a obtenção do endereço, e a definição de um caminho para o transporte, se iniciam então a sessão responsável pelo processo da troca de dados/comunicação. A camada 5 é responsável por iniciar, gerenciar e terminar a conexão entre hosts. Para obter êxito no processo de comunicação, a camada de seção tem que se preocupar com a sincronização entre hosts, para que a sessão aberta entre eles se mantenha funcionando. Exemplo de dispositivos, ou mais especificamente, aplicativos que atuam na camada de sessão é o ICQ, ou o MIRC (protocolos de conversação). A partir daí, a camada de sessão e as camadas superiores vão tratar como PDU(Protocol Data Unit), os DADOS. 29

30 5- Camada de Sessão Fornece comunicação lógica entre processos de aplicação em diferentes hospedeiros. Os protocolos de transporte são executados nos sistemas finais: Lado emissor: quebra a mensagem da aplicação em segmentos que serão transformados em pacotes a enviar para a camada de rede. Lado receptor: remonta os segmentos reconstituindo a mensagem original e passa para a camada de apresentação. 30

31 6- Camada de Apresentação Também chamada camada de Tradução. Esta camada converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado pelas camadas inferiores Por exemplo, se o programa está usando um código de página diferente do ASCII, esta camada será a responsável por traduzir o dado recebido para o padrão ASCII. Esta camada converte os dados de entrada e saída de um formato de apresentação para outro, com uso de formatos de imagem, som e vídeo Esta camada também pode ser usada para comprimir e/ou criptografar os dados. A compressão dos dados aumenta o desempenho da rede, já que menos dados serão enviados para a camada inferior (camada 5). Se for utilizado algum esquema de criptografia, os seus dados circularão criptografados entre as camadas 5 e 1 e serão descriptografadas apenas na camada 6 no computador de destino. 31

32 7- Camada de Aplicação É a Camada mais próxima das aplicações do usuário Tanto a Camada de Aplicação OSI, quanto o usuário interagem diretamente com o software de aplicação. Faz a interface entre o aplicativo e o protocolo de transporte Por exemplo, ao solicitar a recepção de s através do aplicativo de , este entrará em contato com a camada de Aplicação do protocolo de rede efetuando tal solicitação. Tudo nesta camada é direcionada aos aplicativos. A comunicação da Camada de Aplicação se dá através de uma porta As portas identificam o protocolo de comunicação. Ex.: UDP, TCP 32

33 7- Camada de Aplicação Aplicações do Dia a Dia: Web Mensagem Instantânea Login em computador remoto como Telnet Compartilhamento P2P (peer-to-peer) Transferência de Arquivos (FTP- File Transfer Protocol) Jogos em Rede Telefonia por IP (VoIP) 33

34 Resumo do Modelo OSI Cada camada do modelo realiza uma função em particular Esse tipo de organização permite que cada camada se comunique apenas com as camadas ao seu redor. As aplicações utilizam as camadas 5 a 7 para se comunicarem com outro computador, usando o mesmo protocolo. As camadas 3 e 4 definem como a remessa de dados é configurada e delimitada nos computadores que usam o mesmo protocolo. As camadas 1 e 2 definem as características físicas e elétricas do sinal 34

35 Exemplo de Fluxo Utilizando as Camadas do Modelo OSI Um usuário que pede para o seu programa de baixar seus os s Na verdade está fazendo com que o seu programa de inicie uma transmissão de dados com a camada 7 – Aplicação – do protocolo usado (SMTP), pedindo para baixar os s do servidor de s. Essa camada processa esse pedido, acrescenta informações de sua competência, e passa os dados para a camada imediatamente inferior, a camada 6 - Apresentação. Esse processo continua até a camada 1 - Física enviar o quadro de dados para o cabeamento da rede, quando, então, atingirá o dispositivo receptor, que fará o processo inverso, até a sua aplicação – no nosso exemplo, um programa servidor de . 35

36 Modelo de Referência-OSI 36

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