Redes de Computadores

Prof. Rodrigo Bahia Paiva eng.rodrigobahia@hotmail.com bem vindos!

Objetivo

Objetivo Proporcionar aos participantes uma abordagem dos conceitos previstos pelo conteúdo do curso de forma que essa abordagem resulte na formação de sólida base para o estudo das Redes de Computadores.

Agenda

Agenda Introdução à Comunicação de Dados Transmissão de Informação Arquiteturas e Padrões de Redes Sistemas Operacionais de Redes Equipamentos de Redes Segurança de Redes Locais Introdução aos Projetos de Redes Top-Down

Bibliografia

Bibliografia Tanembaum, A. S. “Redes de Computadores” G. L. Souza , L. F. Soares , S. Colcher , “Redes de Computadores - Das LANs, MANs e WANs às redes ATM” Torres, Gabriel “Redes de Computadores” Oppenheimer, P. “Projetos de Redes Top-Down”

Bibliografia www.ieee802.org idgnow.uol.com.br/telecom

Regras do Jogo

Regras do Jogo Presença Mínima: 75% Se: aluno reprovado TP ≡ total de pontos N1 ≡ nota da 1ª Prova N2 ≡ nota do 2ª Prova N3 ≡ nota da 3ª Prova PF ≡ prova final Se: aluno reprovado aluno de Exame Final aluno aprovado Presença Mínima: 75%

Regras do Jogo Distribuição Bimestral de notas : N1: N2: N3: Lista: 5 pontos. Avaliação: 15 pontos. N2: N3: Apresentação de trabalho e sala de aula: 10 pontos. PF: prova final: 30 pontos.

Datas Importantes

Datas Importantes 27 de Agosto 1ª Prova. 29 de Setembro 2ª Prova. 29 de Outubro 3ª Prova. Novembro ou Dezembro Prova Final. OBS.: As listas de exercícios deveram ser entregues nos dias das provas.

Introdução à Comunicação de Dados

O que é um Sinal? Os sinais constituem um ingrediente básico do cotidiano humano. Ex: Sinais de fala: De fato, a lista do que constitui um sinal é quase interminável.

O que existe em comum nestas comunicações ? O que é um sistema? O que existe em comum nestas comunicações ? Internet

Ex: Sistemas de Comunicação Fonte Meio de Transmissão Destino Mensagem Fonte Codificador Emissor Meio de Transmissão Receptor Decodificador Destino Ruído Informação Digital (Informação representada por um conjunto de bits) Digital ou Analógica Canal de Comunicação

O que é um Sistema? Este foi um exemplo de um sistema de comunicação, onde: Sinal de entrada: um sinal de fala. Sistema em si: composto da combinação de um transmissor, canal e receptor. Sinal de saída: é uma estimativa do sinal da mensagem original.

Sistemas de Comunicação A associação dos elementos básicos do sistema pode ser feita de várias formas, denominadas redes de comunicação.

Redes de Computadores OBJETIVOS: Transferência de dados e de informações de controle entre sistemas informatizados, separados fisicamente entre si. Sistema de interconexão transparente à natureza da informação transferida e às tecnologias dos terminais. Usualmente implementado via tecnologias informatizadas. Sistema de Interconexão

Códigos de Transmissão Fonte Codificador Canal de Comunicação Decodificador Destino Códigos de Comunicação de Dados: Sistema Binário ( 0 e 1 ) Caracteres do Código: representado por n Bits com n Bits: 2n = x combinações Ex: Código com caracteres de 5 bits = 25 = 32 caracteres diferentes Código com caracteres de 8 bits = 28 = 256 caracteres diferentes

Códigos de Transmissão Código ASCII Código de 8 bits (7 bits de informação + 1 bit de paridade) Código mais utilizado em comunicação de dados ( 1000011 = C) Código Baudot Código de 5 bits: 32 caracteres Mais utilizado em redes Telex Código EBCDIC Código de 8 bits: 256 caracteres Mais utilizado em antigos Mainframes

Meios de Transmissão Determinam: > Freqüência > Atenuação Quantidade de informação a ser transmitida Velocidade de transmissão Distância máxima sem perdas > Freqüência > Atenuação > Distorção

Meios de Transmissão Fatores de escolha do Meio de Transmissão: Custo Banda passante (ou velocidade máxima) Imunidade a ruído e confiabilidade Limitação geográfica devido à atenuação característica do meio

Par Trançado Características: É trançado para reduzir o efeito de diafonia Diâmetro externo pequeno => fácil instalação Baixo custo Comprimento máximo: aprox. 100 m Pouca imunidade a ruídos Taxas de transmissão de até 100 Mbps Par Trançado sem Blindagem (UTP)

Par Trançado Características: com Blindagem (STP) Características: É trançado para reduzir o efeito de diafonia Possui blindagem => maior imunidade a ruídos Diâmetro externo grande Aterramento da blindagem Alto custo Comprimento máximo: aprox. 100 m Boa imunidade a ruídos Blindagem deve ser aterrada

Padrões de cabos de Pares Trançados (EIA/TIA-568) Tipo Capacidade de transmissão Categoria 1 cabo de fios não trançados até 1 Mbps Categoria 2 cabo de pares trançados Categoria 3 até 16 Mbps Categoria 4 até 20 Mbps Categoria 5 até 100 Mbps Categoria 1 Não adequado para redes locais Categoria 2 Característica de transmissão até 1 MHz Categoria 3 Característica de transmissão até 16 MHz Utilizado tipicamente em 10 MHz Categoria 4 Característica de transmissão até 20 MHz Utilizado tipicamente em 16 MHz Categoria 5 Característica de transmissão até 100 MHz Utilizado tipicamente em taxas de 100 MHz

Cabo Coaxial Características: Possui blindagem => maior imunidade a ruídos Fácil instalação Montagem sensível a mal contatos (conectores) Baixo custo Taxas de transmissão de até 10 Mbps Comprimento Máximo: aprox. 200 m Cabo Coaxial fino (50 Ω)

Cabo Coaxial Características: Possui blindagem => maior imunidade a ruídos Diâmetro externo grande => difícil instalação Montagem sensível a mal contatos (conectores) Médio custo Comprimento máximo: 500 m Cabo Coaxial grosso (75 Ω)

Fibra Óptica Vantagens: Desvantagens: Altas taxas de transferência (1 Gbps) Isolamento elétrico (imune a ruídos) Comprimento máximo: monomodo até 100 Km multimodo até 20 Km (Em LANs: 2 Km) Desvantagens: Alto custo dos equipamentos Difícil instalação Quebra com facilidade Difícil de ser remendado

Via Rádio Freqüências Faixas de Freqüência mais utilizadas: UHF (300 MHz a 3 GHz) SHF (3 GHz a 30 GHz) Características: Visada direta Distâncias de até 50 Km (sem repetição) Capacidade dos sistemas: Baixa Capacidade: 64 Kbps a 2 Mbps (FSK, BPSK E QPSK) Média Capacidade: 34 Mbps a 45 Mbps (QPSK) Alta Capacidade: > 100 Mbps (32QAM, 64QAM, 128QAM)

Órbita Geoestacionária Via Satélite Utilização Banda C ou Banda Ku Altos atrasos no sinal (250 a 300 ms) Custo independente da distância Altas taxas de transmissão Órbita Geoestacionária ( 36.000 Km) Broadcast Encriptação dos sinais 250 a 300 ms

Características da Transmissão Simplex Half-Duplex Full-Duplex

Transmissão Paralela Alto custo em longas distâncias Altas taxas de transmissão Alto custo em longas distâncias DESTINO FONTE 1 Caractere 2 Caractere 1 strobe Ref 8 linhas de dados

Transmissão Serial Baixo custo de interligação Taxas de transmissão menores Baixo custo de interligação Software de transmissão / recepção mais complexo (sincronismo) DESTINO FONTE 00001101 11101010 Ref Caractere 2 Caractere 1

Tipo da Transmissão - Serial Assíncrona b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 P Estado inicial da linha (ociosa) Start Bit Stop Bit Linha ociosa Bit de Paridade Bits de dados 1 caractere serial 1

Tipo da Transmissão - Serial Síncrona SYN Bits de Informação BCC ETB Caractere de Sincronismo Block Check Caractere Fim do Bloco Fonte Destino 11111 01101000 0110100001000001 01001000 0110001101110000 1000100000000010 111111

Eficiência da Transmissão Tempo para Transmitir Dados E T = x 100 % Tempo Total de Transmissão ou Número de Bits da Informação E T = x 100 % Total de Bits Transmitidos

Transmissão Assíncrona x Síncrona 1 Start Bit 1 Stop Bit Nenhum Bit Paridade 8 Bits de Informação Velocidade: 300 bps Total: 10 bits por caractere Síncrona: Bloco de 240 caracteres 2 caracteres de sincronismo 1 caractere de BCC 1 caracter de Fim de Bloco Velocidade: 300 bps Síncrona : ET = (1920 / 1952) * 100 = 98,36 % Assíncrona : ET = (8 / 10) * 100 = 80 %

Transmissão Assíncrona x Síncrona Nem sempre a transmissão Síncrona é a mais eficiente ! Assíncrona: 1 Start Bit 1 Stop Bit Nenhum Bit Paridade 8 Bits de Informação Velocidade: 300 bps Total: 10 bits por caractere Síncrona: Bloco de 2 caracteres 2 caracteres de sincronismo 1 caractere de BCC 1 caractere de Fim de Bloco Velocidade: 300 bps Síncrona: ET = (16 / 48) * 100 = 33,33 % Assíncrona: ET = (8 / 10) * 100 = 80 %

Controle de Erro São inevitáveis em qualquer Sistemas de Comunicação Fontes causadoras de Erro: Ruídos e Imperfeições no Canal Taxa de Ocorrência de Erro: > Taxa de Transmissão, > Taxa de Erro Taxa de Erro: limita a velocidade máxima de transmissão ERRO

Influência da Velocidade de Transmissão na Taxa de Erros: Ruído 50 bps 1.000 bps 10.000 bps t t = 2 ms t = 20 ms t = 1 ms t = 0,1 ms

CCITT especifica Taxa de Erros: Linha Privativa de Comunicação de Dados 10-5 Ligação DDD (Rede Telefonia) 10-3 a 10-4 Comunicação via Satélite 10-6 Comunicação por Fibra Óptica 10-10

Detecção de Erros Se igual não há Erros detectados Dados Algoritmo FCS Frame Check Sequence FCS Transmissor FCS Dados Receptor Dados FCS Algoritmo FCS Compara FCS Se igual não há Erros detectados

Detecção de Erros Não detecta erros em múltiplos pares de bits BIT DE PARIDADE Bit de Paridade Bits de Dados 0 1 1 0 0 0 1 0 1 Paridade Par 0 1 1 0 0 0 1 0 Paridade Ímpar Não detecta erros em múltiplos pares de bits

Detecção de Erros Paridade Horizontal (HRC) Mensagem A B C D E BCC Block Check Character b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 1 1 1 1 1 1 Bits do Caractere Paridade Par

Detecção de Erros Paridade Combinada Mensagem A B C D E BCC Block Check Character b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 P 1 1 1 1 1 1 Bits do Caractere Bit Paridade Par Paridade Par

Detecção de Erros Check-Sum Cálculo do Checksum: Mensagem A B C D E F G -475 Check-Sum Valor decimal dos caracteres 65 66 67 68 69 70 71 Cálculo do Checksum: 65 + 66 + 67 + 68 + 69 + 70 + 71 = 475

Detecção de Erros Cálculo do CRC: baseado em um polinômio gerador CRC Mensagem A B C D E F G CRC Cálculo do CRC: baseado em um polinômio gerador CRC-12 = X12 + X11 + X3 + X2 + X + 1 CRC-16 = X16 + X15 + X2 + 1 CRC-32 = X32 + X26 + X23 + X22 + X16 + X12 + X11 + X10 + X8 + X7 + X5 + X4 + X2 + X + 1

Correção de Erros Manual (Echoplexing) A A Eco

Correção de Erros Por Solicitação Bloco1 FCS Analisa FCS ACK Bloco OK NAK Bloco c/ ERRO Bloco2 FCS Analisa FCS ACK Bloco OK

Correção de Erros Automática Código Hamming Bloco1 FCS Analisa FCS Bloco OK Bloco2 FCS Corrige o Erro Analisa FCS Bloco c/ ERRO Bloco3 FCS Analisa FCS Bloco OK

Comparação: Métodos de Correção de Erros: Vantagem Desvantagem Não necessita controle Fácil implementação Pouco espaço tomado com controle (1 caractere de tamanho fixo por bloco) Corrige o erro na própria recepção Não necessita de caracteres de confirmação Possibilidades de erro no retorno Necessário retorno para confirmação (tempo ocioso = menor eficiência) Muito espaço tomado com controle ( aprox. 30 %) Manual Por Solicitação Automático

Muito agradecido.