Redes de Computadores I 1º Semestre Aula 09 Prof Redes de Computadores I 1º Semestre Aula 09 Prof. Carlos Vinícius cvalves@senacrs.edu.br SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM COMERCIAL FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAC PELOTAS

Camada Física 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. Trata dos aspectos físicos de transmissão de bits. Estão os padrões mecânicos, funcionais, elétricos e procedimentos para acesso a esse meio físico. Não se preocupa com a correção dos dados. São definidos: Taxa de transmissão (9600bit/s, 10Mbit/s, etc...) Tipo de transmissão (Banda base, larga...) Tipo de codificação (Manchester, modulação) Quantos pinos e qual função de cada pino dos conectores Outros procedimentos eletrônicos e mecânicos Exemplo: RS-232, DSL, SONET/SDH, padrão IEEE, 802.3, Bluetooth

Camada Física Meios físicos: cobre, fibra ótica ou ondas de rádio Mantém a conexão física entre sistemas. Meios físicos: cobre, fibra ótica ou ondas de rádio Mantém a conexão física entre sistemas NÃO É FUNÇÃO DESTA CAMADA SE PREOCUPAR COM ERROS DE TRANSMISSÃO 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 que esses bits serão agrupados.

Camada Física Equipamentos...

Camada Física Atribuições: Transmissão de sequências de bits pelo meio físico Modulação (transmissão analógica) Codificação (transmissão digital) Definição das características elétricas e mecânicas do meio físico Definição das características funcionais e procedurais do acesso ao meio

Camada Física Na arquitetura de Redes...

Camada Física Serviços da Camada Física Conversão bit-sinal Controle de taxa de transferência Sincronização no nível de bits Multiplexação Comutação de circuito 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 Serviços da Camada Física Conversão bit-sinal Controle de taxa de transferência Sincronização no nível de bits Multiplexação Comutação de circuito 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 Serviços da Camada Física Conversão bit-sinal Controle de taxa de transferência Sincronização no nível de bits Multiplexação Comutação de circuito Método que permite que dois nós fiquem conectados por um link dedicado

Camada Física

Camada Física 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

Em Redes de Computadores usa-se a transmissão serial!!! Camada Física Transmissão Serial X Paralela Serial: um bit por vez Paralela: Vários bits por vez Transmissão Serial Maiores taxas efetivas de transmissão Maior imunidade a ruído (interferências) Menor custo Transmissão Paralela Menores taxas efetivas de transmissão Menor imunidade a ruído (interferências) Maior custo Em Redes de Computadores usa-se a transmissão serial!!!

Camada Física Sentido da Transmissão: Simplex: a transmissão se dá somente em um sentido da comunicação Half-duplex (semi-duplex): a transmissão se dá em ambos os sentidos, porém não simultaneamente Full-duplex: a transmissão se dá em ambos os sentidos, e possivelmente ao mesmo tempo

Camada de Enlace de Dados 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. Camada de Enlace de Dados Transformar o canal de comunicação em uma linha livre de erros de transmissão Controle de erros Controle de fluxo Mostra uma ligação ponto a ponto para a camada superior (os bits são passados na mesma ordem de saída) Disciplina acesso ao meio físico em redes de difusão (broadcast) Responsável pela delimitação/sincronização de quadros/caracteres = conjunto de bits da mesma mensagem que trafegam juntos pela rede. 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.

Camada de Enlace de Dados Equipamentos... Switches

Camada de Enlace de Dados Equipamentos... Switchs Equipamento utilizado para interligar diversos computadores Possibilita a comunicação sem colisões Equipamento largamente utilizado nos dias atuais

Camada de Enlace de Dados A camada de enlace é dividida em duas subcamadas: Subcamada MAC (Media Access Control) Responsável pelo controle ao acesso do meio físico Prepara os quadros a serem transmitidos Inclui informações de endereçamento e detecção de erros Subcamada LLC (Logical Link Control) Possibilita a diferentes tipos de protocolos utilizarem o mesmo meio físico Faz controle de erros e de fluxo Compatibiliza os serviços oferecidos a camada de rede Realiza multiplexação Objetivo: Ser independente da topologia e dos meios de transmissão

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

Camada de Enlace de Dados

Camada de Enlace de Dados Principais funções: Estabelecimento e liberação da conexão de enlace sobre conexões físicas ativas Splitting da conexão de enlace: desta forma pode haver uma conexão de enlace sobre várias conexões físicas 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

Camada de Enlace de Dados Principais funções: 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. Controle de acesso: gerência do acesso ao meio de transmissão

Camada de Enlace de Dados Principais funções: 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 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

Camada de Enlace de Dados Principais funções: 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).

Camada de Enlace de Dados Ethernet O padrão Ethernet foi criado pela Xerox Atuante na camada de enlace Normalizado como IEEE 802.3 – com apenas uma sutil diferença A velocidade de transmissão do Ethernet inicial era de 2,94 Mb/s

Camada de Enlace de Dados Ethernet - Transmissão Inicialmente Half-duplex Ou enviava, ou recebia informações Evoluiu para Full-duplex Pode enviar e receber simultaneamente

Camada de Enlace de Dados Endereço MAC Composto por 48 bits Escrito em notação hexadecimal Tem duas partes Identifica a fabricante do dispositivo Identifica o dispositivo Usado para comunicação intra-rede

Camada de Enlace de Dados Endereçamento – L2 e L3

Camada de Enlace de Dados Formato do Quadro Ethernet Preâmbulo Endereço de Destino Endereço de Origem Tipo Dados FCS

Camada de Enlace de Dados Formato do Quadro Ethernet Preâmbulo Endereço de Destino Endereço de Origem Tipo Dados FCS - 8 bytes - 10101010... - Último byte: 10101011 (SFD)

Camada de Enlace de Dados Formato do Quadro Ethernet Preâmbulo Endereço de Destino Endereço de Origem Tipo Dados FCS - Endereço MAC (48 bits) - Endereço do próximo host Endereços MAC são únicos e portáveis!

Camada de Enlace de Dados Formato do Quadro Ethernet Preâmbulo Endereço de Destino Endereço de Origem Tipo Dados FCS - Endereço MAC (48 bits) - Endereço do próprio host

Camada de Enlace de Dados Formato do Quadro Ethernet Preâmbulo Endereço de Destino Endereço de Origem Tipo Dados FCS 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

Camada de Enlace de Dados Formato do Quadro Ethernet Preâmbulo Endereço de Destino Endereço de Origem Tipo Dados FCS 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)

Camada de Enlace de Dados Formato do Quadro Ethernet Preâmbulo Endereço de Destino Endereço de Origem Tipo Dados FCS 4 bytes no Frame Check Sequence Valor da soma Utilizado para verificação de integridade

Camada de Enlace de Dados Acesso ao Meio Escuta o meio antes de transmitir Reduz a probabilidade de colisão, mas não a elimina devido ao retardo de propagação Continua a verificar o meio por um tempo para saber se a transmissão foi bem sucedida (não ocorreu colisão) Para reduzir a probabilidade de uma nova colisão, a estação espera um tempo (back-off) aleatório para retransmissão

Camada de Enlace de Dados Topologias Físicas Barramento Presente na Ethernet original e comutada Estrela Topologia mais utilizada atualmente. Opera com um equipamento central (switch ou hub)

Camada de Enlace de Dados Evolução do Ethernet Ethernet Gigabit Ethernet Fast Ethernet 10 Gigabit Ethernet

Camada de Enlace de Dados Ethernet Padrões 10BASE-5 – Cabos coaxiais 10BASE-2 – Cabos coaxiais 10BASE-T – Cabos par trançado 10BASE-F – Cabos de fibra óptica Topologia física: barramento e estrela 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 Suporta apenas half-duplex

Camada de Enlace de Dados Fast Ethernet Padrões 100BASE-TX – Cabos categoria 5 100BASE-T4 – Cabos categoria 3 100BASE-FX – Cabos de fibra óptica Topologia física: estrela Quando utilizada com switch, pode operar em full-duplex Opera a 31,25MHz Taxa de transmissão 100Mb/s

Camada de Enlace de Dados Gigabit Ethernet Padrões 1000BASE-LX 1000BASE-SX 1000BASE-CX 1000BASE-T Suporta hubs e switchs Topologia física estrela Pode operar em half ou full-duplex Opera a 62MHz Taxa de transmissão: 1Gb/s } Fibra óptica } Cabo metálico